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TALEN和CRISPRCas9技术介导的靶向基因破坏和同源修复的开题报告

标题：TALEN和CRISPRCas9技术介导的靶向基因破坏和同源修复

摘要：

TALEN和CRISPRCas9技术是当前最常用的靶向基因编辑技术。这两种方法都能够高效地切割DNA双链，引发靶向基因的破坏、转录调控或同源修复。其中，靶向基因破坏和同源修复是应用最广泛的功能。

本文主要介绍TALEN和CRISPRCas9技术在靶向基因破坏和同源修复方面的原理、方法和应用。在靶向基因破坏方面，我们详细分析了TALEN和CRISPRCas9技术介导的靶向基因破坏前端子的选择、设计和优化；在同源修复方面，我们阐述了TALEN和CRISPRCas9介导的同源修复的两种不同策略：基于质粒介导的同源修复和基于核酸修饰介导的同源修复。

关键词：TALEN；CRISPRCas9；靶向基因破坏；同源修复

正文：

一、TALEN和CRISPRCas9技术介绍

TALEN技术是由转录激活样核苷酸修饰（Transcriptionactivator-likeeffectornucleases）蛋白和双链DNA切割酶FokI蛋白组成的。TALEN蛋白能够识别靶向DNA上的特定序列，由于携带着特殊的重复、变异结构域，因此它具有高选择性和高亲和力。组合使用FokI蛋白产生两个股份的断裂，实现基因定点打靶和破坏。

CRISPRCas9技术是目前最为受欢迎和广泛应用的靶向基因编辑技术。它由靶向RNA（guideRNA,gRNA）和具有核酸内切酶活性的Cas9蛋白组成。gRNA指示Cas9精确定位到靶向基因上，并通过三个核酸酶活性位点之一引发DNA双链断裂，完成基因编辑。

二、TALEN和CRISPRCas9介导的靶向基因破坏

1、TALEN和CRISPRCas9的优缺点

TALEN和CRISPRCas9均有精准、高效的优点，但TALEN有更高的精度，因为TALEN识别靶向DNA序列更为精确；CRISPRCas9技术能够进行基因组广泛的编辑，因为它的gRNA能够非常灵活地修饰，从而获得不同的精度和选通性，并且gRNA片段长度更短，更容易与目标序列结合。

2、TALEN和CRISPRCas9的前端子选择

TALEN技术需要将基因编码序列翻译成序列差异较大的motif序列，以利用TALEN蛋白选择性地结合靶向基因，因此它的设计较为繁琐。而CRISPRCas9技术则只需利用gRNA与目标区域的合成，因此应用相对简单。

3、TALEN和CRISPRCas9的设计优化

TALEN和CRISPRCas9的设计均涉及到核酸序列选择、翻译和管理，具有设计和构造上的复杂性。优化TALEN和CRISPRCas9的设计是非常重要的。TALEN可以通过与其他蛋白质的协同结合来提高其抗裂解活性，而CRISPRCas9技术则可以通过优化gRNA的长度、碱基比例、序列组合和反向设置等来提高其精度和特异性。

三、TALEN和CRISPRCas9介导的同源修复

1、基于质粒介导的同源修复

质粒符合目标DNA的序列和长度要求，能够互补基因和DNA序列上的断裂而产生稳定的同源DNA修复。质粒介导的同源修复需要首先找到一个合适的质粒，将靶向DNA限制性内切后插入质粒，并通过核酸重组、修复和转录的过程修复目标DNA的错误，最后选择PCR和测序方法检测修复效果。

2、基于核酸修饰介导的同源修复

以核酸序列修饰的嘌呤碱基和苯基anti-senseDNA互补为核心的修复基因表达系统，能够大幅提高靶向基因修复的成功率，是一种优秀的基因编辑方式。这种修复方法通过特别设计的束桥和放大技术，实现基因定点修复和定量测定。

结论：

TALEN和CRISPRCas9是目前最为受欢迎和广泛应用的靶向基因编辑技术，它们都有着高效的切割酶活性和优越的特异性和特效性，并能够广泛参与基因功能鉴定、功能改造等领域。靶向基因破坏和同源修复是TALEN和CRISPRCas9技术的应用研究重心之一，其原理、方法和应用对于基因编辑技术的发展具有十分重要的意义。