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在基因编辑的世界里,CRISPR/Cas9技术以其简便和高效性成为了研究者们的宠儿。然而,随着研究的深入,人们逐渐意识到这一技术并非完美无缺。CRISPR/Cas9系统在编辑基因时可能会产生非目标效应,也就是所谓的“脱靶效应”,这可能会引起非目标基因的意外改变,从而带来潜在的安全风险。
为了解决这一问题,科学家们一直在寻找提高基因编辑特异性的方法。EndoV(Endonuclease V,核酸内切酶Ⅴ)蛋白的发现,为这一领域带来了新的希望。EndoV蛋白是一种核酸内切酶,能够识别并切割含有特定损伤碱基的DNA或RNA。在基因编辑中,EndoV蛋白被用于检测和评估基因编辑工具的脱靶效应,从而提高编辑的特异性和安全性。
EndoV蛋白的发现与研究进展
EndoV蛋白最初在大肠杆菌中被发现,其在DNA损伤修复中的作用引起了科学家们的兴趣。随着研究的深入,人们发现EndoV蛋白在不同生物体中都存在,且具有高度保守性。这一发现为EndoV蛋白在基因编辑中的应用奠定了基础。
近年来,EndoV蛋白在基因编辑领域的应用研究取得了显著进展。例如,中山大学的松阳洲/黄军就课题组在《Nature Communications》上发表了一项研究,他们开发了首个检测ABE系统全基因组范围内脱靶效应的方法——EndoV-seq。这一方法利用EndoV蛋白的特性,通过体外处理基因组DNA并用EndoV蛋白消化,然后进行全基因组测序,以识别脱靶位点。
EndoV蛋白的功能
EndoV蛋白主要功能是在DNA损伤修复过程中识别并切割含有脱氧次黄嘌呤(即脱氧腺苷的脱氨基产物)的DNA,从而修复损伤的DNA。此外,EndoV蛋白还参与RNA代谢,尤其是在RNA中含有肌苷时,EndoV蛋白能够特异性地切割RNA。这一功能在基因编辑领域尤为重要,因为它可以帮助研究人员更精确地定位和修复基因中的错误。
EndoV蛋白的作用机制
EndoV蛋白在基因编辑中的应用
EndoV蛋白在基因编辑中的应用主要体现在两个方面:一是提高基因编辑的特异性,二是检测基因编辑工具的脱靶效应。
(1)提高特异性:EndoV蛋白能够识别并切割含有特定损伤碱基的DNA,这一特性可以用于提高基因编辑的特异性。通过EndoV蛋白的处理,可以减少非目标基因的意外改变,从而提高基因编辑的安全性。
(2)检测脱靶效应:EndoV蛋白还可以用于检测基因编辑工具的脱靶效应。例如,通过体外处理基因组DNA并用EndoV蛋白消化,可以检测基因编辑工具如CRISPR/Cas9和CBE系统的脱靶效应。这一过程称为EndoV-seq,它可以帮助研究人员评估基因编辑工具的特异性,并通过深度测序来验证体内特异性。此外,EndoV蛋白也被用于检测ABE系统全基因组范围内的脱靶效应。这种方法称为Digenome-seq,通过体外处理基因组DNA并映射测序读取到参考基因组,可以评估ABE的中靶和脱靶效应。
展望
近期,研究人员通过体外纯化和体内表达的方式,成功获得了EndoV蛋白,并对其生化性质进行了深入研究。这些研究不仅揭示了EndoV蛋白的专一性和切割效率,还发现了其在不同条件下的结构变化。此外,随着基因编辑技术的不断进步,EndoV蛋白的应用也将更加多样化。例如,EndoV蛋白可以与其他基因编辑工具结合使用,以提高编辑效率和特异性。同时,EndoV蛋白还可以用于开发新的基因编辑工具,以满足不同研究和临床需求。
总之,EndoV蛋白的发现和应用为基因编辑领域带来了新的希望。通过深入理解EndoV蛋白的结构和功能,研究人员可以开发出更加安全、高效的基因编辑工具,为治疗遗传性疾病和改善生物体功能提供新的策略。随着研究的不断深入,EndoV蛋白在未来的生物医学研究和临床应用中将发挥越来越重要的作用。
EndoV蛋白(24.9kDa)
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