可抑制的新型雙元表達系統問世
日期:2010-07-28 16:15:31
科學家近日發明了一種新方法,能夠豐富果蠅和哺乳動物中轉基因表達、世系追蹤和基因功能嵌合體分析的手段。相關論文發表于《細胞》雜志。
機體組織包含了從特定前體產生的不同類細胞。要理解復雜的細胞組織結構,就需要一種方法對細胞各個部分從產生到分化整個過程進行標記和精確的調控。最有效和通用的方法是利用基因工程手段獲得的、表達可以被人為控制的轉殖基因。
雙元表達系統是其中一個途徑,它能夠很好地控制轉殖基因在模式生物中的表達。在果蠅中,典型的雙元表達系統是GAL4-UAS,這個系統中的酵母轉錄因子基因GAL4受特定啟動子控制。反過來,GAL4可以激活另一個包含上游活化序列(USA)的外源插入基因。此雙元表達系統可以進一步被GAL4抑制子——GAL80所調控。
美國斯坦福大學的駱利群(Liqun Luo)研究組致力于研究可抑制的雙元表達系統,以期能夠做為GAL4系統的備選或和其結合使用。他們在面包粗糙鏈孢霉(Neurospora crassa)中發現了一個很好的候選系統,命名為Q系統。Q系統包括轉錄激活子QF。OF能夠結合它的抑制子QS和特異序列Q-UAS。奎尼酸注入果蠅血液中,能夠抑制QS的活性,這是在另一水平控制轉基因表達。盡管其他的雙元表達系統都能夠達到相同的調控水平,“但是Q系統集聚了所有的特點”, 駱利群解釋說。
GAL4系統常見的應用是利用MARCM技術建立鑲嵌型動物細胞體系。利用MARCM技術,某個細胞分裂伴隨著其子細胞中轉錄抑制子的消失,結果是細胞標記物的表達完全在這個細胞以及它的后代中表達。MARCM廣泛用于世系分析,神經回路追蹤,高分辨率的基因功能鑲嵌型分析。駱利群研究組也是MARCM發明者,現在基于Q系統的MARCM技術能夠和GAL4-MARCM一起使用,獨立地標記和調控細胞中的兩部分,并可以研究細胞間的互作。
使用這種“成對MARCM”方法,駱利群研究組跟蹤了果蠅世系和果蠅嗅覺系統和翅膀成蟲盤中的細胞分裂模式。他們認為有機地結合這兩種雙元表達系統得到了一套新的表達模式,使得能夠對特殊細胞進行遺傳研究。
毫無疑問,GAL4系統一個主要的優勢是它能夠通過果蠅群體產生幾千GAL4果蠅系控制許多細胞類型。同樣,更大群體應該產生出大量的具有不同表達模式的QF系。眼下Q系統的局限性在于不能夠建立普遍適用的表達QF的轉基因果蠅。
Q系統也可以應用于哺乳動物系統。下一步工作將會研究這種工具在小鼠、蠕蟲和斑馬魚轉基因中的應用。
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