2012年1月5日，据《每日科学》报道，在 爱荷华州立大学植物病理与微生物学Adam Bogdanove教授和他的前研究生Matthew Moscou一起发现来源于植物病原菌中的一类蛋白质是如何发现并结合植物基因组中特定序列的2年半时间里，世界各地的研究人员已经在迅速的利用这一发现。
去年Bogdanove和明尼苏达大学的同事首次报道这些蛋白质可以融入DNA修饰酶来操纵基因及基因的功能，该项研究由前ISU教授Dan Voytas领导，另一个研究组由爱荷华州立大学遗传发育和细胞生物学教授杨兵（音译）领导。
这个融合蛋白被称为TAL效应核酸酶，或TALENs，可用于更好地了解模式植物和动物系统中基因的功能，提高牲畜和植物的性状，甚至治疗人类遗传性疾病，据Bogdanove所说。
事实上，这些蛋白可以很容易地设计与所选的DNA序列结合，已经发表了一堆的文章证明它们在不同类型细胞甚至人类干细胞中的效用。
很大程度上是因为TALENs的出现，上月《自然-方法》期刊命名基因编辑工程酶为2011年方法。
现在，Bogdanove和西雅图弗雷德哈钦森癌症研究中心的研究人员已经采取下一步确定一个TAL效应子与DNA结合的3-D结构。
这项研究结果发布在本周《科学快讯》（Science Express），这是一个提前发布一些即将发行在《科学》（Science）期刊上的特别有意义的研究论文的网站。
该研究的第一作者是Amanda Mak，Hutchinson中心的博士后研究员。Andres Cernadas，Bogdanove实验室的博士后研究员也作出了贡献。
通过可视化TAL效应子的形状及它们与DNA双螺旋结构的物理相互作用，科学家们现在可以更好地了解和认识潜伏在TAL效应子识别和结合特定DNA序列能力下的生物化学机制。
反过来这将提高科学家们靶向该蛋白质至基因组不同位置的能力，以及更好地预测和阻止它们对无意的、脱靶位点的结合，Bogdanove所说。
从基础生物学角度来说，结构本身也非常有趣。 "这确实相当漂亮，"他说，"到目前为止，还没有跟它性质相像的。"
为确定结构，Bogdanove与弗雷德哈钦森科学家Barry Stoddard（蛋白质DNA相互作用方面的专家）及Phil Bradley（计算生物学家）共同协作。在Stoddard带领下，通过传统X射线晶体学和一种新颖的计算机建模方法的独特组合，该研究组仅花了短短一年多的时间就完成了这个项目。（生物谷bioon.com）
doi:10.1126/science.1216211
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PMID:
The Crystal Structure of TAL Effector PthXo1 Bound to Its DNA Target
Amanda Nga-Sze Mak, Philip Bradley, Raul A. Cernadas, Adam J. Bogdanove, Barry L. Stoddard
ABSTRACT：DNA recognition by TAL effectors is mediated by tandem repeats, each 33 to 35 residues in length, that specify nucleotides via unique repeat variable diresidues (RVDs). The crystal structure of PthXo1 bound to its DNA target was determined using high-throughput computational structure prediction and validated by heavy-atom derivatization. Each repeat forms a left-handed, two-helix bundle that presents an RVD-containing loop to the DNA. The repeats self-associate to form a right-handed superhelix wrapped around the DNA major groove. The first RVD residue forms a stabilizing contact with the protein backbone, while the second makes a base-specific contact to the DNA sense strand. Two degenerate N-terminal repeats also interact with the DNA. Containing several RVDs and noncanonical associations, the structure illustrates the basis of TAL effector-DNA recognition.
doi:10.1038/nmeth.1807
PMC:
PMID:
Gene-editing nucleases
Monya Baker
Precise ways to modify the genome arose from unexpected places. Monya Baker reports.
