AlegsaOnline.com

Zinkvingernucleasen

Schrijver: Leandro Alegsa

28-02-2021

Zinkvingernucleasen (of ZFN) zijn een instrument dat wordt gebruikt om genen als doelwit te nemen en DNA te veranderen. Het is een van de drie methoden om het genoom te veranderen met gemanipuleerde nucleasen.

Ze bestaan uit twee delen. Zinkvingers zijn door de mens gemaakte moleculen, gemaakt van een eiwit en zink. Elk bindt zich aan een specifiek DNA. Zinkvingernucleasen (ZFN's) zijn enzymen die worden verkregen door een zinkvinger te fuseren met een DNA-splitsingsenzym, een Fokl. Het ZFN bindt zich dus aan een specifieke DNA-sequentie en knipt die vervolgens op twee plaatsen door. Gewone celenzymen plakken de uiteinden aan elkaar, zonder het geknipte stukje (DNA-reparatie).

Elke ZFN is gemaakt om op één enkel gen te werken dat een "doelgen" of "doel-DNA" wordt genoemd. Ze kunnen zo worden ontworpen dat ze op specifieke delen van genen werken om een gewenste verandering teweeg te brengen. De twee soorten DNA-veranderingen zijn mutaties, zoals deleties en inserties. Genetica-onderzoek kijkt naar gemuteerde dieren om uit te vinden wat het specifieke gen doet.

3-D voorstelling van een zinkvingermolecuul. Zinkvingers zijn blauw gelabeld en het zinkion is groen.

Zink vinger structuur

"Zinkvinger" is de naam van veel eiwitstructuren. Het zinkatoom bindt de eiwitten en maakt ze stabieler. ZFN's binden zich aan DNA-basenparen. Eén zinkvinger kan in zijn eentje ongeveer 3 basenparen binden.

ZFN functie

Zinkvingernucleasen zijn gemaakt met 3-6 zinkvingers. ZFN's hebben twee belangrijke domeinen: een DNA-bindend domein en een DNA-cleavagedomein. Het DNA-cleavagedomein maakt gebruik van een enzym genaamd Fokl dat DNA afbreekt.

ZFN's kunnen alleen DNA-sequenties veranderen waarvoor ze ontworpen zijn. Het DNA-bindende domein bindt zich aan een specifieke DNA-sequentie. Twee ZFN's die ontworpen zijn voor dezelfde DNA-sequentie zijn nodig om één gen te veranderen. De DNA-bindende domeinen binden zich aan beide strengen van de dubbele helix van het DNA. De DNA-splijtende domeinen breken de DNA-streng en knippen de genbasenparen eruit. Cellen repareren gebroken DNA-strengen op hun eigen met behulp van DNA-reparatie. Deletiemutaties zijn het gevolg van ontbrekende basenparen na DNA-reparatie.

De lengte van de sequentie van het doelgen kan ook worden gespecificeerd. Een minimum van 9 basenparen kan worden veranderd met behulp van 3 zinkvingers. Dit is nuttig voor het verwijderen en invoegen van zeer korte DNA-sequenties en het bepalen van hun effect op het doelgen. Ook grote sequenties kunnen worden gewijzigd met behulp van meer dan één ZFN.

Gebruik van ZFNs

ZFN's zijn gebruikt om genfuncties te ontdekken in vele genetische studies. ZFN's kunnen worden gebruikt om het DNA van elke soort te veranderen. Een andere eigenschap van ZFN's is dat zij in vivo (in levende organismen) kunnen worden gebruikt. Zij worden momenteel gebruikt in modelorganismen: planten, insecten en vissen.

Een lijst van organismen die betrokken zijn bij ZFN-genveranderingsonderzoek omvat:

Arabidopsis
Vee
C. elegans
Maïs
Drosophila melanogaster
Kikkers
Muizen
Varkens
Konijnen
Ratten
Zee-egels
Zijderupsen
Sojabonen
Tabak
Zebravis

Problemen met het gebruik van ZFN's

Het grootste probleem met ZFN's is het per ongeluk veranderen van genen naast het doelgen. Een ZFN moet gemaakt worden om de juiste basenparen op het doelgen te vinden. Deze basenparen worden zo gekozen dat alleen het doelgen ze zal hebben. DNA-cleavagedomeinen werken op elke DNA-sequentie, dus binding aan een verkeerde gensequentie zal het in plaats daarvan veranderen. ZFN's die basenparen voor meer dan één gen uitschakelen, worden niet als accuraat beschouwd.

Vragen en antwoorden

V: Wat zijn Zinkvingernucleasen of ZFN?

A: Zinkvingernucleasen of ZFN is een hulpmiddel dat gebruikt wordt om genen te targeten en DNA te veranderen.

V: Wat zijn de drie methoden om het genoom te veranderen met gemanipuleerde nucleasen?

A: Zinkvingernucleasen of ZFN, Transcription Activator-Like Effector Nucleasen (TALEN) en Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) zijn de drie methoden om het genoom te veranderen met gemanipuleerde nucleasen.

V: Wat zijn zinkvingers?

A: Zinkvingers zijn door de mens gemaakte moleculen van een eiwit en zink die zich aan specifiek DNA binden.

V: Wat zijn Zinkvingernucleasen (ZFN's)?

A: Zinkvingernucleasen (ZFN's) zijn enzymen die ontstaan door het samensmelten van een zinkvinger met een DNA-splitsingsenzym dat Fokl heet.

V: Wat gebeurt er als de ZFN bindt aan een specifieke DNA-sequentie?

A: Als de ZFN zich aan een specifieke DNA-sequentie bindt, knipt het deze op twee plaatsen.

V: Wat doen gewone celenzymen nadat het DNA eruit geknipt is?

A: Gewone celenzymen plakken de uiteinden aan elkaar, zonder het stukje dat eruit geknipt is (DNA reparatie).

V: Wat zijn de twee soorten DNA-veranderingen die Zinkvingernucleasen of ZFN kunnen maken?

A: Zinkvingernucleasen of ZFN kunnen twee soorten DNA-veranderingen aanbrengen: mutaties zoals deleties en inserties.