本发明专利技术公开了一对转录激活子样效应因子核酸酶及其编码基因与应用。这对转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)由一对DNA识别蛋白分别与一个Fok1核酸酶单体融合得到，可以特异性地识别人Pax6基因exon6上的两个相邻位点并进行酶切。将这对转录激活子样效应因子核酸酶同时转入宿主细胞时，其能对宿主细胞Pax6基因的exon6位点打靶，并使打靶位点发生基因突变，从而实现对人Pax6基因的靶向修饰，具有特异性强、打靶效率高、准确度高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基因工程领域，尤其涉及一对转录激活子样效应因子核酸酶及其编码基因与应用。
技术介绍
Pax6基因在动物中枢神经系统、眼睛、鼻子、胰腺和垂体发育过程中起重要作用。Pax6基因突变导致多种疾病和症状，如人类无虹膜、虹膜发育不全、角膜炎、瞳孔异位、眼球震颤、神经发育紊乱、视神经发育不良等，鼠小眼畸形，果蝇眼睛缺失等。Pax6基因是一种高度保守的转录因子，位于11q13-14，其编码蛋白Pax6从N-末端到C-末端由DNA结合域和转录激活域组成。按照人类的意愿对基因组进行定向靶向修饰一直是许多科学家的梦想。在内源的基因组上特异地删除或加入我们需要的序列，这样可以构建出各种动物模型用于生物学基础研究和疾病机理研究。人们一直没有找到简单高效的方法对基因组进行基因组靶向修饰。传统的基因打靶技术依赖于细胞内自然发生的同源染色体随机交换，其打靶效率非常低，通常只有10-6-10-8，这种打靶方法只在小鼠中得到了广泛了应用，而在其他模式动物及大型哺乳动物中都因效率太低而得不到广泛应用。近年发展很快的序列特异的核酸酶可以用于精确的基因组靶向修饰。一般由序列特异的核酸酶由一个DNA识别结构域和一个非特异性核酸内切酶结构域构成。原理是首先由DNA识别域把核酸酶定位到需要编辑的基因组区域，然后非特异性核酸内切酶切断双链DNA从而造成DNA双链断裂(double-strand break，DSB)，引入的DSB激活的DNA自我修复可以引起基因的突变和促进该位点DNA同源重组。锌指核酸酶(Zinc-finger nucleases，ZFN)是现在研究最清楚也是应用最广的序列特异的核酸酶。其原理是两个锌指蛋白特异识别两段相隔5-7bp的DNA序列，并把与之融合表达的非特异性DNA切割蛋白Fok1的两个单聚体定位到了一起，DNA切割蛋白形成双聚体时可以切断该位置的双链DNA，从而造成DSB。ZFN的出现使基因组靶向修饰技术向前迈进了一大步，然而，ZFN技术还存在靶向不确定性、效率低、拖把率高等问题，研究者很难自行设计出特异和高效的靶向基因组目的序列的锌指核酸酶仍然是制约ZFN广泛应用的瓶颈。而商业购买高效特异的锌指核酸酶又价格昂贵(20万人民币/基因)，一般研究者或商业公司根本无法承受这笔费用2009年两个研究组发现植物病原体Xanthomonas中的一种可以调节植物基因表达的转录激活子样效应因子(transcriptionactivator-like effector，TALE)表现出DNA结合特异性，而其识别密码具有模块化和简单化的特点，为科学家们开发出更简易的新型基因组靶向修饰技术带来了新希望。TALE与Fok1融合后即形成转录激活子样效应因子核酸酶(transcription activator-likeeffector nucleases，TALEN)。TALEN的打靶原理与ZFN相同，只是识别特异DNA的蛋白不
同。TALEs由数十个特异性识别DNA的串联“蛋白模块”和两侧的N-末端及C-末端序列组成。每个“蛋白模块”包含34个氨基酸，第12和13位残基是靶向识别的关键位点，被称作重复可变的di-residues(RVDs)位点。然而不同于每个锌指蛋白识别特异性的三联体碱基，TALEs上的每个RVDs仅能识别一个碱基。Sangamo BioSciences公司和哈佛大学的两个研究小组分别利用TALEs技术进行了基因组靶向修饰相关研究，两篇研究论文发表在同一期的《自然生物技术》(Nature Biotechnology)杂志上。Edward Rebar领导的研究小组将带有不同C-末端TALE的截短片段连接到核酸酶FokI的催化结构域上。当研究人员将构建的TALENs靶向内源性的人类NTF3和CCR5基因时，证实TALENs能够特异性地对这些基因片段进行剪切。哈佛大学研究小组开发了一种基于分层连接的策略来构建包含12个重复模块的TALEs。他们在保留RVDs的基础上减少了每个模块的DNA序列，同时将剩余序列的重复性降到最低。进而通过12重PCR获得了带有特异性连接序列的单体，并将其克隆至包含TALEN-末端和C-末端序列的骨架载体中。为了构建TALE转录因子，研究人员又将TALE融合到一个转录因子的激活域。在接下来的靶向性检测中，研究人员证实其能特异地使四个检测内源基因中的两个基因表达上调。2011年7月MIT的Rudolf Jaenisch小组也验证了TALEN在人胚胎干细胞和人iPSC中的打靶效果。其通过在五个位点的TALENs与之前其在相同位置的ZFNs的打靶效果作对比，得出五组TALENs在打靶效率和精确度上都与从Sangamo BioSciences公司购买的ZFNs相似，进一步验证了TALENs是非常好的基因组编辑工具。
技术实现思路
本专利技术提供了一对短肽，利用这对短肽构建获得的一对转录激活子样效应因子(TALE)能够特异性地识别人Pax6基因上的二段相邻核苷酸；利用这对转录激活子样效应因子构建获得的一对转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)，能够对人Pax6基因进行准确、高效地打靶。一对融合蛋白，所述融合蛋白由氨基酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示一对蛋白质分别与DNA切割蛋白融合而成。这对融合蛋白可以分别特异性地识别人Pax6基因上的二段核苷酸序列，所述二段核苷酸序列分别选自以下二个核苷酸序列：(1)aaaccgagagtagcgact(SEQ ID NO.10序列)或者该序列的一个或二个核苷酸经过取代所衍生的核苷酸序列；(2)atactgggctattttgct(SEQ ID NO.13序列)或该序列的一个或二个核苷酸经过取代所衍生的核苷酸序列。优选的，所述DNA切割蛋白为Fok1核酸酶。优选的，所述一对融合蛋白的氨基酸序列分别如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。本专利技术还提供了一对多核苷酸，所述一对多核苷酸编码所述的一对融合蛋白。优选的，所述一对多核苷酸的碱基序列分别如SEQ ID NO.5和SEQ ID NO.6所示。所述的多核苷酸核心部分由分别识别人Pax6基因上核苷酸序列中相应碱基的TALENs识别模块依序连接而成，其中，识别碱基A的TALENs识别模块为NI-A，识别碱基T的TALENs识别模块为NG-T，识别碱基C的TALENs识别模块为HD-C，识别碱基G的TALENs识别模块为NK-G。本专利技术还提供了一种包含所述一对多核苷酸中的任意一条多核苷酸的重组载体。优选的，可以先将能特异性识别SEQ ID NO.10或SEQ ID NO.13所示碱基序列的多核苷酸连接到中间载体pCMV-NLS-TALE backbone-Fok1(R)-intermediate上，再将该中间载体连接到最终载体pEF1a-NLS-TALE backbone-Fok1(R)-pA或最终载体pEF1a-NLS-TALEbackbone-Fok1(L)-IRES-PUROpA上，构建获得包含编码转录激活子样效应因子核酸酶基因的质粒载体，能表达转录激活子样效应因子核酸酶。本专利技术还提供了所述一对融合蛋白或所述一对多核苷酸在对人Pax6基因靶向修饰中的应用。本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一对融合蛋白，其特征在于，所述融合蛋白由氨基酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示一对蛋白质分别与DNA切割蛋白融合而成。
【技术特征摘要】
1.一对融合蛋白，其特征在于，所述融合蛋白由氨基酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ IDNO.2所示一对蛋白质分别与DNA切割蛋白融合而成。2.如权利要求1所述的一对融合蛋白，其特征在于，所述DNA切割蛋白为Fok1核酸酶。3.如权利要求1或2所述的一对融合蛋白，其特征在于，所述一对融合蛋白的氨基酸序列分别如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。4.一对多核苷酸，其特征在于，所述一对多核苷酸编码如权利要求1或2所述的一对融合蛋白。5.一对多核苷酸，其特征在于，所述一对多核苷酸编码如权利要求3所述的一对融合蛋白。6.如权利要求5所述的一对多核苷...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文静，林喜娟，肖磊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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