基因编辑新突破：适用性更广的TALE

Scripps研究院的Carlos F. Barbas III博士表示：“TALE是生物学中最热门的工具之一，我们如今发现了一种方法，让它能靶定任何DNA序列。”他及他的研究小组于8月26日在《Nucleic Acids Research》上发表了这一新成果。

　　

生物通报道 Scripps研究院（TSRI）的研究人员近日表示，他们发现了一种方法，能比过去更广泛地使用DNA编辑技术。这一技术的核心是一套称为TALE的DNA结合蛋白，目前越来越多的生物学家正利用它们来开启、关闭、删除、插入，甚至改写特定基因。

文章的通讯作者，Scripps研究院的Carlos F. Barbas III博士表示：“这是生物学中最热门的工具之一，我们如今发现了一种方法，让它能靶定任何DNA序列。”他及他的研究小组于8月26日在《Nucleic Acids Research》上发表了这一新成果。

科学家们发现，他们能轻松改造TALE蛋白的DNA结合区域，以便与感兴趣的DNA序列精确结合。一般来说，他们将DNA结合区域与另一蛋白区域连接，以开展一些功能研究。

然而，这种DNA编辑方法也存在明显的限制。几乎所有天然的TALE蛋白都靶定从T开始转录的DNA序列。结构研究提示，天然的TALE蛋白不能与并非从T开始的DNA很好地结合。因此，分子生物学家假定，T限制规则适用于任何人工改造的TALE蛋白。

“然而，没人彻底研究过，各种各样的TALE蛋白是否真正需要一开始的T，”文章的第一作者Brian M. Lamb博士如是说。

Lamb博士开始评估，当DNA的第一个碱基从T转换成其他三种核苷（A、G或C）中的一种时，TALE蛋白是否能与其DNA靶点很好地作用。利用一个天然和改造TALE蛋白库，他发现了支持T限制规则的强烈证据。“这是个数量级的差异：当我们改变了第一个核苷时，一些TALE蛋白丧失了99.9%的活性，”Lamb博士谈道。

但他没有放弃，而是希望设计出应用更广的TALE蛋白。为此，他采用了一种“定向进化”技术。首先，Lamb博士生成了一个大型的TALE蛋白文库，其结构各异，他们推测能结合不同的起始核苷。然后，他们对这些新的TALE进行了一系列检测，以选择出那些与并非从T开始的DNA序列也能很好作用的蛋白。

通过这种方式，他发现一些新的TALE蛋白并不受T规则的限制。其中一个并非与T开头的DNA结合，而更喜欢G。其他一些则能与任一种碱基开头的序列结合。Lamb发现这些不受T限制的TALE在与DNA切割酶的片段连接时，也能起作用。

Barbas博士认为：“这意味着，我们通过TALE蛋白靶定的DNA位点数量，以及我们靶定任一基因的精确度，已经大大上升。”（生物通 薄荷）

原文检索

Directed evolution of the TALE N-terminal domain for recognition of all 5′ bases

Nucl. Acids Res. (2013) doi: 10.1093/nar/gkt754
First published online: August 26, 2013