歸巢核酸內切酶的分類、特點及應用
以人工核酸內切酶介導的基因組編輯技術主要包括 4 種：歸巢核酸內切酶技、 鋅指核酸酶技術、轉錄激活因子樣效應物核酸酶技術和成簇的規(guī)律間隔的短回文重復序列CRISPR/Cas9 系統(tǒng)。
4 種主要的基因編輯技術
歸巢核酸內切酶（Meganuclease）是一種天然存在的脫氧核糖核酸內切酶，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 序列識別位點 (14~40bp)，該酶的切割位點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切酶的可能性非常小。
由于對 DNA 序列的識別位點較大，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 后會產(chǎn)生 3’端突出，更易進行 HDR 重組。然而， Meganuclease 的 DNA 結合域和裂解域不易區(qū)分，設計上較困難。
根據(jù)氨基酸序列和結構域特征，歸巢核酸內切酶可分為 6 個主要家族，各家族特點如下：
- LAGLIDADG 家族：最常見的家族，名稱來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（來自酵母線粒體內含子）。
- GIY-YIG 家族：含保守的 GIY-YIG 基序，多為單體酶，識別序列長度約 14-20 bp，如 I-TevI（來自噬菌體 T4）。
- HNH 家族：含 HNH 基序（組氨酸 - 天冬酰胺 - 組氨酸），依賴金屬離子（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含子相關。
- PD-(D/E) XK 家族：與部分限制性內切酶共享保守基序，但識別序列更長，如 I-PpoI。
- Vsr-like 家族：較少見，結構與 Vsr（very short patch repair）修復酶相關。
由于歸巢核酸內切酶具有長識別序列、高特異性的特點，其在基因編輯領域具有重要應用潛力：
- 精準基因切割：可作為基因編輯工具，在特定長序列處切割 DNA，減少脫靶效應（如 I-SceI 常被用于驗證基因修復效率）。
- 基因驅動系統(tǒng)：通過改造歸巢核酸內切酶，可構建基因驅動系統(tǒng)（如在蚊子中傳播抗瘧基因），實現(xiàn)特定基因在種群中的快速擴散。
- 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），結合修復模板實現(xiàn)精準修復。
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