鋅指核酸酶是一種人工合成的 DNA 結(jié)合蛋白，由兩部分構(gòu)成： ①鋅指 DNA 結(jié)合域 來(lái)自真核轉(zhuǎn)錄因子，負(fù)責(zé)識(shí)別并靶向特定的 DNA 序列。鋅指 DNA 結(jié)合域由三組鋅指組成，每組鋅指由大約 30 個(gè)氨基酸與一個(gè)鋅原子相連，分別結(jié)合 3 bp 的 DNA 序列。 ② DNA 切割域 來(lái)自 FokI 限制性內(nèi)切酶，它以二聚體的形式執(zhí)行其功能，分別靶向不同的 DNA 鏈，非特異性切割 5-7 bp 的間隔序列。在設(shè)計(jì) ZFN 時(shí)可以對(duì) FokI 進(jìn)行突變，使之形成具有核酸酶活性的異源二聚體，可以增加其對(duì) DNA 序列識(shí)別的特異性。
如圖所示，一對(duì)串聯(lián)的鋅指 DNA 結(jié)合基序?qū)?FokI 的兩個(gè)亞基引導(dǎo)至特定基因組位點(diǎn)，對(duì)目的 DNA進(jìn)行切割產(chǎn)生 DSB。需要注意的是，鋅指核酸酶的合成和組裝程序比較復(fù)雜且成本較高。
  ZFN 結(jié)構(gòu)示意圖
優(yōu)點(diǎn)

1. 早期實(shí)用性：作為首個(gè)成熟的基因編輯技術(shù)，為后續(xù)技術(shù)（如 TALEN、CRISPR）奠定了基礎(chǔ)。
2. 一定特異性：相比早期的隨機(jī)突變技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定基因的編輯。

缺點(diǎn)

1. 設(shè)計(jì)難度高：鋅指與 DNA 的結(jié)合存在 “上下文依賴”—— 單個(gè)鋅指的識(shí)別受相鄰鋅指影響，難以通過(guò)簡(jiǎn)單規(guī)則設(shè)計(jì)，需大量篩選驗(yàn)證。
2. 脫靶風(fēng)險(xiǎn)：部分 ZFNs 可能結(jié)合非目標(biāo)序列，導(dǎo)致脫靶切割，引發(fā)基因突變風(fēng)險(xiǎn)。
3. 構(gòu)建復(fù)雜：篩選高效、特異的 ZFNs 耗時(shí)費(fèi)力，成本較高。
4. 適用范圍有限：并非所有 DNA 序列都能找到對(duì)應(yīng)的鋅指組合，靶向靈活性較低。

目前 ZFNs 的應(yīng)用已大幅減少，但在部分領(lǐng)域仍有一席之地：

• 少數(shù)基因治療公司（如 Sangamo Therapeutics）仍在推進(jìn)基于 ZFNs 的臨床試驗(yàn)（如血友病治療）；
• 其 “蛋白 - DNA 識(shí)別 + 核酸酶切割” 的設(shè)計(jì)思路，為后續(xù)基因編輯工具的開(kāi)發(fā)提供了重要參考。

  總體而言，ZFNs 開(kāi)啟了精準(zhǔn)基因編輯的時(shí)代，雖被更高效的技術(shù)替代，但其在基因編輯技術(shù)發(fā)展中的奠基作用不可忽視。