歸巢核酸內(nèi)切酶的分類(lèi)、特點(diǎn)及應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：358　發(fā)布日期：2025-8-4　來(lái)源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

以人工核酸內(nèi)切酶介導(dǎo)的基因組編輯技術(shù)主要包括 4 種：歸巢核酸內(nèi)切酶技、鋅指核酸酶技術(shù)、轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶技術(shù)和成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列CRISPR/Cas9 系統(tǒng)。

4 種主要的基因編輯技術(shù)

歸巢核酸內(nèi)切酶（Meganuclease）是一種天然存在的脫氧核糖核酸內(nèi)切酶，存在于各種形式的微生物以及真核生物的線粒體和葉綠體中，具有較大的 DNA 序列識(shí)別位點(diǎn) (14~40bp)，該酶的切割位點(diǎn)在基因組中通常只出現(xiàn)一次。盡管自然界中存在數(shù)百種歸巢核酸內(nèi)切酶，但發(fā)現(xiàn)能夠在所需位置切割給定基因的歸巢核酸內(nèi)切酶的可能性非常小。

由于對(duì) DNA 序列的識(shí)別位點(diǎn)較大，Meganuclease 具有高度的特異性，且自身編碼基因比較�。▋H1 Kb 左右）易于傳遞。此外，該核酸酶切割 DNA 后會(huì)產(chǎn)生 3’端突出，更易進(jìn)行 HDR 重組。然而， Meganuclease 的 DNA 結(jié)合域和裂解域不易區(qū)分，設(shè)計(jì)上較困難。

根據(jù)氨基酸序列和結(jié)構(gòu)域特征，歸巢核酸內(nèi)切酶可分為 6 個(gè)主要家族，各家族特點(diǎn)如下：

LAGLIDADG 家族：最常見(jiàn)的家族，名稱(chēng)來(lái)自其保守的氨基酸基序（LAGLIDADG），通常以同源二聚體（切割回文序列）或單體（切割非回文序列）形式發(fā)揮作用，如 I-SceI（來(lái)自酵母線粒體內(nèi)含子）。
GIY-YIG 家族：含保守的 GIY-YIG 基序，多為單體酶，識(shí)別序列長(zhǎng)度約 14-20 bp，如 I-TevI（來(lái)自噬菌體 T4）。
HNH 家族：含 HNH 基序（組氨酸 - 天冬酰胺 - 組氨酸），依賴(lài)金屬離子（如 Mg²⁺）切割 DNA，如 I-HmuI。
His-Cys 盒家族：含保守的 His-Cys 基序，多與真核生物線粒體內(nèi)含子相關(guān)。
PD-(D/E) XK 家族：與部分限制性?xún)?nèi)切酶共享保守基序，但識(shí)別序列更長(zhǎng)，如 I-PpoI。
Vsr-like 家族：較少見(jiàn)，結(jié)構(gòu)與 Vsr（very short patch repair）修復(fù)酶相關(guān)。

由于歸巢核酸內(nèi)切酶具有長(zhǎng)識(shí)別序列、高特異性的特點(diǎn)，其在基因編輯領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛力：

精準(zhǔn)基因切割：可作為基因編輯工具，在特定長(zhǎng)序列處切割 DNA，減少脫靶效應(yīng)（如 I-SceI 常被用于驗(yàn)證基因修復(fù)效率）。
基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：通過(guò)改造歸巢核酸內(nèi)切酶，可構(gòu)建基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（如在蚊子中傳播抗瘧基因），實(shí)現(xiàn)特定基因在種群中的快速擴(kuò)散。
基因治療：可用于靶向切割致病基因（如病毒整合序列、突變基因），結(jié)合修復(fù)模板實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)修復(fù)。

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