Nucleazele cu deget de zinc (
Nucleazele cu deget de zinc (sau ZFN) sunt un instrument utilizat pentru a ținti genele și a modifica ADN-ul. Este una dintre cele trei metode de modificare a genomului cu ajutorul nucleazelor modificate.
Acestea au două părți. Degetele de zinc sunt molecule fabricate de om, alcătuite dintr-o proteină și zinc. Fiecare dintre ele se leagă de un anumit ADN. Nucleazele cu degete de zinc (ZFN) sunt enzime obținute prin fuzionarea unui deget de zinc cu o enzimă de clivaj al ADN-ului numită Fokl. Astfel, ZFN-ul se leagă de o anumită secvență de ADN, apoi o taie în două locuri. Enzimele celulare obișnuite lipesc capetele împreună, mai puțin partea tăiată (repararea ADN-ului).
Fiecare ZFN este conceput pentru a fi utilizat pe o singură genă, numită "genă țintă" sau "ADN țintă". Acestea pot fi concepute pentru a acționa asupra unor părți specifice ale genelor pentru a crea o modificare dorită. Cele două tipuri de modificări ale ADN-ului sunt mutațiile, cum ar fi delețiile și inserțiile. Cercetările genetice analizează subiecți animali cu mutații pentru a afla ce face gena respectivă.
Reprezentare tridimensională a unei molecule de deget de zinc. Degetele de zinc sunt marcate cu albastru, iar ionul de zinc este marcat cu verde.
Structura degetului de zinc
"Degetul de zinc" este numele multor structuri proteice. Atomul de zinc leagă proteinele și le face mai stabile. ZFN-urile se leagă de perechile de baze ADN. Un deget de zinc poate lega singur aproximativ 3 perechi de baze.
Funcția ZFN
Nucleazele cu degete de zinc sunt realizate cu 3-6 degete de zinc. ZFN-urile au două domenii importante: un domeniu de legare a ADN-ului și un domeniu de clivaj al ADN-ului. Domeniul de clivaj al ADN-ului folosește o enzimă numită Fokl care rupe ADN-ul.
ZFN-urile pot modifica doar secvențele de ADN pentru care au fost concepute. Domeniul de legare a ADN-ului se leagă de o anumită secvență de ADN. Două ZFN concepute pentru aceeași secvență de ADN sunt necesare pentru a modifica o genă. Domeniile de legare a ADN-ului se leagă de ambele șiruri ale dublei elice a ADN-ului. Domeniile de tăiere a ADN-ului rup șirul de ADN și taie perechile de baze ale genei. Celulele repară singure șirurile de ADN rupte, folosind repararea ADN-ului. Mutațiile de deleție rezultă din perechile de baze lipsă după repararea ADN-ului.
De asemenea, se poate specifica lungimea secvenței genei țintă. Cu ajutorul a 3 degete de zinc se pot modifica minimum 9 perechi de baze. Acest lucru este util pentru a elimina și a introduce secvențe de ADN foarte scurte și pentru a determina efectul acestora asupra genei țintă. De asemenea, secvențele mari pot fi modificate utilizând mai mult de un ZFN.
Utilizarea ZFN-urilor
ZFN-urile au fost utilizate pentru a descoperi funcțiile genelor în multe studii genetice. ZFN-urile pot fi utilizate pentru a modifica ADN-ul la orice specie. O altă caracteristică a ZFN-urilor este că pot fi utilizate in vivo (în organisme vii). În prezent, acestea sunt utilizate pe organisme model: plante, insecte și pești.
O listă de organisme implicate în cercetarea privind modificarea genelor ZFN include:
- Arabidopsis
- Bovine
- C. elegans
- Porumb
- Drosophila melanogaster
- Broaște
- Șoareci
- Porci
- Iepuri
- Șobolani
- Arici de mare
- Viermi de mătase
- Soia
- Tutun
- Pește zebră
Probleme legate de utilizarea ZFN-urilor
Cea mai mare problemă a ZFN-urilor este modificarea accidentală a altor gene în afară de gena țintă. Un ZFN trebuie să găsească perechile de baze potrivite pe gena țintă. Aceste perechi de baze sunt alese astfel încât doar gena țintă să le aibă. Domeniile de cleavare a ADN-ului acționează asupra oricărei secvențe de ADN, astfel încât legarea la o secvență greșită a genei o va modifica în schimb. ZFN-urile care elimină perechile de baze pentru mai mult de o genă nu sunt considerate precise.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este nucleaza cu deget de zinc sau ZFN?
R: Nucleazele cu deget de zinc sau ZFN este un instrument utilizat pentru a ținti genele și a modifica ADN-ul.
Î: Care sunt cele trei metode de modificare a genomului cu ajutorul nucleazelor proiectate?
R: Nucleazele cu deget de zinc sau ZFN, nucleazele de activare a transcripției cu efect asemănător cu cel al nucleazelor (TALEN) și Repetițiile palindromice scurte interspate regulat (CRISPR) sunt cele trei metode de modificare a genomului cu ajutorul nucleazelor modificate.
Î: Ce sunt degetele de zinc?
R: Degetele de zinc sunt molecule create de om, alcătuite dintr-o proteină și zinc, care se leagă de un ADN specific.
Î: Ce sunt nucleazele cu degete de zinc (ZFN)?
R: Nucleazele cu degete de zinc (ZFN) sunt enzime care rezultă din fuzionarea unui deget de zinc cu o enzimă de clivaj al ADN-ului numită Fokl.
Î: Ce se întâmplă atunci când ZFN se leagă de o anumită secvență de ADN?
R: Atunci când ZFN se leagă de o anumită secvență de ADN, aceasta o taie în două locuri.
Î: Ce fac enzimele celulare obișnuite după ce ADN-ul este tăiat?
R: Enzimele celulare obișnuite lipesc capetele împreună, mai puțin partea tăiată (repararea ADN-ului).
Î: Care sunt cele două tipuri de modificări ale ADN-ului pe care le pot face nucleazele cu deget de zinc sau ZFN?
R: Nucleazele cu deget de zinc sau ZFN pot efectua două tipuri de modificări ale ADN-ului: mutații, cum ar fi deleții și inserții.
