ジンクフィンガーヌクレアーゼ
ジンクフィンガーヌクレアーゼ（またはZFN）は、遺伝子を標的にしてDNAを変化させるためのツールです。人工的に作られたヌクレアーゼでゲノムを変化させる3つの方法の1つである。
ジンクフィンガーには2つの部分があります。ジンクフィンガーは、タンパク質と亜鉛でできた人工的な分子です。それぞれが特定のDNAに結合する。ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）は、ジンクフィンガーとフォックルと呼ばれるDNA切断酵素を融合させて作られた酵素です。ZFNは、特定のDNA配列に結合し、それを2箇所で切断します。通常の細胞酵素は、切り取られた部分を除いた両端をくっつけます（DNA修復）。
ZFNは、「標的遺伝子」または「標的DNA」と呼ばれる1つの遺伝子に作用するように作られています。ZFNは、遺伝子の特定の部分に作用して目的の変化を起こすように設計することができます。DNAの変化には、欠失や挿入などの突然変異があります。遺伝学の研究では、特定の遺伝子が何をしているのかを調べるために、変異した動物を題材にします。
ジンクフィンガー分子の3D表示。ジンクフィンガーは青、亜鉛イオンは緑のラベルが貼られている。
ジンクフィンガー構造
ジンクフィンガー」は、多くのタンパク質構造の名前です。亜鉛原子がタンパク質を結合して、より安定したものにしています。ZFNはDNAの塩基対に結合します。1つのジンクフィンガーは、それだけで約3つの塩基対を結合することができます。
ZFN機能
ジンクフィンガーヌクレアーゼは、3～6本の亜鉛フィンガーで作られています。ZFNには、DNA結合ドメインとDNA切断ドメインという2つの重要なドメインがあります。DNA切断ドメインでは、Foklという酵素を使ってDNAを切断します。
ZFNは、自分が設計したDNA配列のみを変化させることができます。DNA結合ドメインは、特定のDNA配列に結合します。同じDNA配列用に設計された2つのZFNが1つの遺伝子を変更する必要がある。DNA結合ドメインは、DNA二重らせんの両鎖に結合する。DNA切断ドメインは、DNA鎖を切断し、遺伝子の塩基対を切り出す。細胞は、DNA修復機能を使って、壊れたDNA鎖を自分で修復する。DNA修復後に塩基対が欠落すると、欠失型の突然変異が生じる。
ターゲット遺伝子配列の長さを指定することもできます。3本のジンクフィンガーを使って、最小9塩基対の変更が可能です。これは、非常に短いDNA配列を除去・挿入して、ターゲット遺伝子への影響を調べるのに便利です。また、2本以上のジンクフィンガーを使って、大きな配列を変更することも可能です。
ZFNの使用について
ZFNは、多くの遺伝学的研究において、遺伝子の機能を発見するために使用されています。ZFNは、あらゆる種のDNAを変化させるために使うことができます。ZFNのもう一つの特徴は、in vivo（生体内）で使用できることです。現在は、植物、昆虫、魚などのモデル生物に使われています。
ZFN遺伝子改変の研究に関わる生物のリストは以下の通りです。
ZFNの問題点
ZFNの最大の問題は、標的遺伝子以外の遺伝子を誤って改変してしまうことです。ZFNは、標的遺伝子上の正しい塩基対を見つけるように作られなければなりません。この塩基対は、標的遺伝子だけが持つように選ばれます。DNA切断ドメインはどんなDNA配列にも作用するので、間違った遺伝子配列に結合すると、代わりにその遺伝子を変えてしまいます。2つ以上の遺伝子の塩基対をノックアウトするZFNは正確ではないと考えられます。
質問と回答
Q: ジンクフィンガー・ヌクレアーゼ（ZFN）とは何ですか?
A: ジンクフィンガー・ヌクレアーゼ（ZFN）は遺伝子を標的としてDNAを変化させるために使用されるツールです。
Q:操作されたヌクレアーゼを用いてゲノムを変化させる3つの方法とは何ですか?
A: ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）、Transcription Activator-Like Effector Nucleases（TALEN）、Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats（CRISPR）の3つが、人工ヌクレアーゼでゲノムを変化させる方法です。
Q: ジンクフィンガーとは何ですか?
A: ジンクフィンガーは、特定のDNAに結合するタンパク質と亜鉛からなる人工分子です。
Q:ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）とは何ですか?
A:亜鉛フィンガーヌクレアーゼ（ZFN）は、亜鉛フィンガーとフォクルと呼ばれるDNA切断酵素を融合させた酵素です。
Q: ZFNが特定のDNA配列に結合するとどうなりますか?
A:ZFNが特定のDNA配列に結合すると、そのDNA配列を2ヶ所で切断します。
Q: DNAが切り取られた後、通常の細胞酵素は何をするのですか?
A: 通常の細胞酵素は、切り取った部分を除いた末端をくっつけます（DNA修復）。
Q: ジンクフィンガーヌクレアーゼまたはZFNができる2種類のDNA変化とは何ですか?
A: ジンクフィンガーヌクレアーゼまたはZFNは2種類のDNA変化を起こすことができます。
