生物通报道：来自西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室的研究人员利用一种新型基因组编辑工具：TALE分析家蚕油蚕突变基因BmBlos2，首次在个体水平利用人工核酸酶实现可遗传的大片段基因组删除。相关成果公布在PloS One杂志上。

文章的通讯作者是西南大学家****特聘教授夏庆友，第一作者为马三垣，夏庆友教授为西南大学蚕学与生物技术学院院长，享受国务院政府津贴专家，亦是西南大学首位“****”特聘教授。主要专业领域为蚕桑分子生物学、生物技术、基因组及生物信息学，曾于2004年和2009年先后在Science杂志上公布家蚕基因组图谱和家蚕遗传变异图谱。

TALE (Transcription Activator Like Effectors)——即转录激活因子样效应蛋白，是植物致病菌Xanthomonas通过III型分泌系统注入到宿主细胞内的一种蛋白质。这种蛋白的独特之处在于它的DNA结合结构域：该DNA结合结构域不同于其他已知的DNA结合结构域。它是由不同数量的重复单元组成，每一个重复单元特异识别一个DNA碱基对。大多数情况下每个重复单元由34个氨基酸组成。这34个氨基酸中除了第12，13位的氨基酸变化较大之外，其他氨基酸高度保守。这两个不保守的氨基酸被命名为RVD（repeat variable diresidue）。每个重复序列中12，13位的氨基酸和识别的核苷酸种类有特殊的一一对应关系。

由于TALE蛋白的特异DNA序列识别以及灵活的可组装性，因此这种蛋白在分子生物学中的应用具有巨大前景——科学家们可以设计组装任意的TALE单元去识别目标DNA双螺旋序列。

在这篇文章中，研究人员就利用这种新技术对家蚕油蚕突变基因BmBlos2进行了敲除，同时总结和分析了基因敲除过程中的多种规律，为家蚕乃至整个昆虫的基因组编辑提供了重要的参考。

除此之外，常规的基于TALEN的基因敲除是通过在基因组的某个位点实现定点破坏实现的，这种破坏一般都是少数几个碱基的缺失、插入或突变。在遗传操作中，往往需要大片段基因组的变异以实现基因簇删除、多基因删除、调控区域删除、外源标记基因删除等特殊需求。为此，这篇文章还探索了利用TALEN实现可遗传的大片段基因组删除并获得成功，这也是首次在个体水平利用人工核酸酶实现可遗传的大片段基因组删除。

家蚕是一种重要的经济昆虫、文化载体和模式生物，其不但在蚕丝产业的发展和丝绸之路的文化传播中做出了卓越的贡献，在蚕丝纤维新材料、生物反应器和模式生物中也逐渐凸显出广阔的应用前景。

这项研究获得的遗传改造系统为剪切家蚕油蚕基因BmBlos2靶序列的转录激活子样效应因子核酸酶TALEN，其中TALEN能够准确识别结构为T(Nn)A的靶序列，并在基因组中实现碱基的缺失、插入或替换，在基因组中实现对目的基因的编辑，这些基因组长片段删除系统的制备方法和应用有助于目的基因的遗传改造，获得丰富的遗传资源。

关于TALEN的应用，近期来自香港中文大学、中科院广州生物医药与健康研究院等机构的研究人员也成功利用这一技术在爪蟾胚胎中获得了高效的靶向基因敲除。

附；

TALENs与传统锌指核酸酶（ZFNs）技术比较：TALENs是一种可靶向特异DNA序列的酶，它借助于TAL效应子一种由植物细菌分泌的天然蛋白来识别特异性DNA碱基对。TAL效应子可被设计识别和结合所有的目的DNA序列。对TAL效应子附加一个核酸酶就生成了TALENs。TAL效应核酸酶可与DNA结合并在特异位点对DNA链进行切割，从而导入新的遗传物质。相比于传统的锌指核酸酶（ZFNs）技术，TALENs具有独特的优势：TALENs更便宜、更有效。可以靶向更长的基因序列，并且相对更容易于构建。已成为了科研人员用于研究基因功能和潜在基因治疗应用的重要工具。

原文摘要：

Highly Efficient and Specific Genome Editing in Silkworm Using Custom TALENs

Establishment of efficient genome editing tools is essential for fundamental research, genetic engineering, and gene therapy. Successful construction and application of transcription activator-like effector nucleases (TALENs) in several organisms herald an exciting new era for genome editing. We describe the production of two active TALENs and their successful application in the targeted mutagenesis of silkworm, Bombyx mori, whose genetic manipulation methods are parallel to those of Drosophila and other insects. We will also show that the simultaneous expression of two pairs of TALENs generates heritable large chromosomal deletion. Our results demonstrate that (i) TALENs can be used in silkworm and (ii) heritable large chromosomal deletions can be induced by two pairs of TALENs in whole organisms. The generation and the high frequency of TALENs-induced targeted mutagenesis in silkworm will promote the genetic modification of silkworm and other insect species.

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