【基因重組】Cre-Lox system 重組酶系統

? What?之前不了解這個東西,沒有接觸過基因重組小鼠實驗。偶然發現一篇文章PNAS2014年的(默默感謝那篇文章全體作者),里面有涉及到這個基因重組技術。今天做了文獻發表,就在發表的前一天,跟朋友那才了解,獲悉Cre-Lox 在動物試驗里是很常用的技術。

? 整理的內容就是目前自己理解的,哪里不對請糾正,含淚萬分感謝。也希望給不了解它的人提供一些有幫助的信息。

? Cre是最早微生物里發現的基因,它可以編碼Cre recombinase一種基因重組酶。Cre重組酶可以識別特異性序列,這個序列被稱作Loxp序列,有34bp長(建議維基百科看詳細介紹,此處重點)。Cre重組酶會識別到Loxp序列并且修改Loxp之前的基因/序列(取決于Loxp的方向,建議維基百科看詳細介紹,此處重點)。經常用這個技術來knockout gene。一般這個基因重組技術會用到雜交,打個比方,父親老鼠里的某特異性基因A(我們感興趣的基因,比如細胞態/組織特異表達的基因)里,在胚胎時期被修改并插入Cre基因序列,這樣以來它所有細胞的基因組里這個特異基因中都帶有了Cre基因序列,Cre基因的表達和翻譯受到該特異性基因A的啟動子影響,也就是說如果一個細胞里A基因被激活/可以轉錄的,那么Cre基因也同樣被激活/可以轉錄的。但是,還沒完,Cre轉錄之后目的是編碼蛋白啊,一種叫做Cre重組酶的東西,還需要Loxp啊。通常Loxp會在母親鼠里面,目的是切掉兩個Loxp中間的序列或者基因,起到一定的生物學作用。經常被用到的也是我看的這篇文章提到的,胚胎細胞開始在母親鼠的Rosa26區域/基因的兩個外顯子之間轉入Loxp序列(據說都這么干),Loxp中間是一個STOP基因,這段序列可以阻止下游的基因被轉錄,類似轉錄停止位點,還沒完,還是在Rosa26基因的兩個外顯子之間緊隨Loxp-stop-Loxp之后,還有一些reporter gene被加入里,報告基因一般包括LacZ,GFP,YFP,etc (如果不了解這些報告基因,建議維基百科看詳細介紹,此處重點)。所以說在通常情況下母親鼠里全體細胞里Rosa26基因都是轉錄到STOP序列后停止了。還有一點要提的就是,Rosa26這個基因在老鼠里幾乎是所有細胞/組織都會轉錄的(啟動子是工作的)但是這個基因沒什么大用,所以大家在這里面各種修改添加都不會影響到小鼠的健康問題。那么,現在有了A基因-Cre父親鼠和Rosa26-Loxp-reporter母親鼠,接下來就是讓他們別閑著造小鼠。他們的孩子就一般標記成A-Cre::RLacZ/ A-Cre::RGFP/ A-Cre::RYFP/ etc,“::”代表的意思是?沒錯“雜交”,所以這個雜交小鼠一般是研究的目的樣品。 因為在這一代出生的小鼠身上同時包含了兩處基因被修飾的地方,一個是A基因,一個是Rosa26區域/基因。目的基因A一般應該是特異性的,只在某些細胞或者某些組織特異表達的(一些marker基因),那么在這些A基因表達的細胞/組織里Cre也跟著表達了,因為Cre嚴格受到A基因的啟動子調控,隨后Cre的mRNA編碼成Cre重組酶出去工作了(細胞主要的功能體現者是蛋白質)。隨著Cre重組酶的表達接下來會切斷Rosa26兩個外顯子內,兩個Loxp序列之間的STOP基因,所以呢,沒錯后面的Repoter gene開始轉錄了,大便通暢的趕腳。所以我們可以通過檢測Repoter基因產物可以間接的檢測到這些細胞,比如組織染色,in situ hybridization (ISH)染色,熒光檢測,etc。這時候可能會問到,那直接在特異基因后添加個repoter gene不就可以輕松搞定了嗎?何必這么麻煩,弄來弄去還需要嘿咻嘿咻。重點在這里,不論是加在A基因后的Cre也好,或是直接加個repoter gene也好,他們都會直接/即時的受到A基因的活性調節,非常同步;基因重組小鼠的情況則不然,Cre重組酶表達后會不可逆轉的切掉該細胞的STOP基因,repoter gene會持續表達下去,也就是即使后來Cre基因不轉錄了,你依然會看到repoter gene在該細胞表達,頓時感覺想出這個技術的人太牛了,所以這個基因重組技術通??梢员挥糜谧粉櫩睖y一些細胞態轉化分化,“即使你變了我也認得你”。


用Cre和loxP轉基因老鼠進行基因敲除操作

? 以上就是總結的關于Cre-Lox基因重組老鼠的技術,當然好多信息沒有被提到,粗略淺顯就是希望通俗易懂。也是為了轉天自己忘了,再看看能提個醒!JS里第一個生物學知識筆記,還會繼續堅持。

感謝提到的朋友:LYP 和 WQL。

參考:https://www.biomart.cn/experiment/430/431/439/2285703.htm

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