基因編輯技術TALEN的組成、作用原理及應用范圍
與 ZFN 類似，TALEN 也由兩部分組成：N 端—來自植物病原體黃單胞菌屬的轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應物（TALE）DNA 結(jié)合域，C 端—FokI 限制性內(nèi)切酶催化域。TALE 蛋白由大約 34 個氨基酸組成，第 12和 13 位氨基酸被稱為重復可變的雙氨基酸殘基（repeat variable di-residue，RVD），決定了 TALE 識別并結(jié)合的 DNA 序列，除 12 和 13 位外的其余氨基酸都是保守的。此外，TALEN 也以二聚體形式發(fā)揮作用，分別靶向不同的 DNA 鏈。TALEN 的靶向目標序列長度通常為 30 ~ 40 bp。
TALEN 相對于 ZFN 的優(yōu)勢在于它們可以識別單個核苷酸，只需要設計 1 個 TALE 分子就可以識別一個堿基，理論上可以靶向基因組任何區(qū)域，不過工作量相對變大；此外，TALEN 在人類細胞中的細胞毒性較低。該系統(tǒng)已被證明能有效地在體細胞和多能干細胞中引入 DSBs。
TALEN 結(jié)構(gòu)示意圖
TALEN 優(yōu)點
- 高特異性：TALE 結(jié)構(gòu)域識別的 DNA 序列較長（通常 16-20 個堿基），脫靶效應較低（相比早期的鋅指核酸酶 ZFN 更穩(wěn)定）。
- 普適性：理論上可靶向任意 DNA 序列（僅受 RVD 與堿基對應關系限制），適用范圍廣。
- 構(gòu)建復雜：TALE 重復單元的克隆和組裝過程繁瑣（需拼接多個重復序列），耗時且成本較高。
- 蛋白較大：TALEN 復合體分子量較大，通過病毒載體遞送時效率較低（相比 CRISPR 的 Cas9 蛋白更難進入細胞）。
隨著 CRISPR 技術的普及，TALEN 的應用范圍有所縮小，但研究者通過優(yōu)化其構(gòu)建方法（如自動化組裝平臺）和遞送系統(tǒng)（如脂質(zhì)納米顆粒），仍在推動其發(fā)展。目前，TALEN 在一些對脫靶效應要求嚴苛的領域（如基因治療）仍被視為重要備選工具，其高特異性的特點使其在精準編輯中具有不可替代的優(yōu)勢。
總之，TALEN 作為基因編輯技術發(fā)展中的重要里程碑，不僅推動了早期基因編輯的實用化，也為后續(xù)技術（如 CRISPR）的優(yōu)化提供了參考，至今仍在特定領域發(fā)揮著重要作用。
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