Cinkujj-Nukleázok

A cinkujj-nukleázok (vagy ZFN) a gének megcélzására és a DNS megváltoztatására használt eszközök. Ez egyike a genom megváltoztatásának három módszerének, amelyeket a mesterséges nukleázok segítségével végeznek.

Két részből állnak. A cinkujjak egy fehérjéből és cinkből álló, mesterségesen előállított molekulák. Mindegyik egy adott DNS-hez kötődik. A cink-ujjas nukleázok (ZFN-ek) olyan enzimek, amelyeket egy cink-ujj és egy Fokl nevű DNS-hasító enzim összeolvasztásával kaptak. A ZFN tehát egy adott DNS-szekvenciához kötődik, majd két helyen elvágja azt. A normál sejt enzimek összeragasztják a végeket, a kivágott rész nélkül (DNS-javítás).

Minden egyes ZFN egyetlen génre készült, amelyet "célgénnek" vagy "cél-DNS-nek" neveznek. Ezeket úgy lehet megtervezni, hogy a gének meghatározott részein működjenek a kívánt változás létrehozása érdekében. A DNS-változások két típusa a mutációk, például a deléciók és a beillesztések. A genetikai kutatások mutálódott állati alanyokat vizsgálnak, hogy kiderítsék, mit csinál az adott gén.

Egy cink-ujj molekula 3 dimenziós ábrázolása. A cinkujjak kékkel, a cinkion pedig zölddel van jelölve.

Cink ujj szerkezet

A "cinkujj" számos fehérjeszerkezet neve. A cinkatom megköti a fehérjéket és stabilabbá teszi őket. A ZFN-ek DNS-bázispárokhoz kötődnek. Egy cink-ujj önmagában körülbelül 3 bázispárt képes megkötni.

ZFN funkció

A cinkujjas nukleázok 3-6 cinkujjal készülnek. A ZFN-ek két fontos doménnel rendelkeznek: egy DNS-kötő doménnel és egy DNS-hasító doménnel. A DNS-hasító domén egy Fokl nevű enzimet használ, amely a DNS-t megszakítja.

A ZFN-ek csak olyan DNS-szekvenciákat képesek megváltoztatni, amelyekre tervezték őket. A DNS-kötő domén egy adott DNS-szekvenciához kötődik. Két, ugyanarra a DNS-szekvenciára tervezett ZFN szükséges egy gén megváltoztatásához. A DNS-kötő domének a DNS kettős spiráljának mindkét szálához kötődnek. A DNS-hasító domének megszakítják a DNS-szálat, és kivágják a gén bázispárjait. A sejtek a DNS-javítás segítségével saját maguk javítják ki a törött DNS-szálakat. A törlési mutációk a DNS-javítás után hiányzó bázispárokból erednek.

A célgén szekvencia hossza is megadható. Legalább 9 bázispár módosítható 3 cinkujj segítségével. Ez nagyon rövid DNS-szekvenciák eltávolításához és beillesztéséhez, valamint a célgénre gyakorolt hatásuk meghatározásához hasznos. Nagy szekvenciák is megváltoztathatók több ZFN használatával.

A ZFN-ek használata

A ZFN-eket számos genetikai vizsgálatban használták génfunkciók felfedezésére. A ZFN-ek bármely faj DNS-ének megváltoztatására használhatók. A ZFN-ek másik jellemzője, hogy in vivo (élő szervezetekben) is használhatók. Jelenleg modellorganizmusokon használják őket: növényeken, rovarokon és halakon.

A ZFN génmódosító kutatásokban részt vevő szervezetek listája a következő:

Arabidopsis
Szarvasmarha
C. elegans
Kukorica
Drosophila melanogaster
Békák
Egerek
Disznók
Nyulak
Patkányok
Tengeri sünök
Selyemhernyók
Szójabab
Dohány
Zebrafish

A ZFN-ek használatával kapcsolatos problémák

A ZFN-ekkel kapcsolatos legnagyobb probléma a célgénen kívüli gének véletlen megváltoztatása. A ZFN-t úgy kell elkészíteni, hogy megtalálja a megfelelő bázispárokat a célgénen. Ezeket a bázispárokat úgy választják ki, hogy csak a célgénen legyenek. A DNS-hasító domének bármilyen DNS-szekvencián működnek, így a rossz génszekvenciához való kötődés helyett azt fogja megváltoztatni. Az olyan ZFN-ek, amelyek egynél több gén bázispárjait ütik ki, nem tekinthetők pontosnak.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a cinkujjas nukleázok vagy ZFN?

V: A cink-ujj nukleázok vagy ZFN egy olyan eszköz, amelyet gének megcélzására és a DNS megváltoztatására használnak.

K: Mi a három módszer a genom megváltoztatására mesterséges nukleázokkal?

V: A cinkujjas nukleázok vagy ZFN, a transzkripciós aktivátor-szerű effektor nukleázok (TALEN) és a CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) a genom mesterséges nukleázokkal történő megváltoztatásának három módszere.

K: Mik azok a cinkujjak?

V: A cinkujjak olyan mesterséges molekulák, amelyek egy fehérjéből és cinkből állnak, és egy adott DNS-hez kötődnek.

K: Mik azok a cink-ujjas nukleázok (ZFN-ek)?

V: A cink-ujjas nukleázok (ZFN-ek) olyan enzimek, amelyek egy cink-ujj és egy Fokl nevű DNS-hasító enzim összeolvadásából származnak.

K: Mi történik, amikor a ZFN egy adott DNS-szekvenciához kötődik?

V: Amikor a ZFN egy adott DNS-szekvenciához kötődik, két helyen vágja el azt.

K: Mit csinálnak a normál sejt enzimek, miután a DNS-t kivágták?

V: A normál sejtenzimek összeragasztják a végeket, kivéve a kivágott részt (DNS-javítás).

K: Milyen kétféle DNS-változtatást végezhetnek a cinkujjas nukleázok vagy ZFN-ek?

V: A cink-ujj nukleázok vagy a ZFN kétféle DNS-változást tudnak létrehozni: mutációkat, például deléciókat és inszerciókat.