条件性敲除鼠CKO的原理构建与应

导读基因敲除小鼠作为研究基因功能重要工具,应用十分广泛,然而实际操作中大家常常遇到这样问题:①靶基因敲除造成小鼠胚胎致死无法生育;②研究靶基因在某一阶段或者某一个组织的表达情况,那么全敲小鼠并不能满足我们的研究要求。条件性基因敲除小鼠(CKO)就应运而生了,完美地解决了上面2个棘手问题。今天,我们就为大家介绍一下条件性基因敲除小鼠的原理、构建、鉴定与应用。

一、条件性敲除小鼠(Conditionalknockoutmice,CKO)原理

条件性基因敲除小鼠:使靶基因缺失仅发生于小鼠生命周期的某一阶段或某一特定的组织,而在其它组织或细胞表达正常,从而使对小鼠基因组的修饰的范围和时间处于一种可控状态。如下为全敲和条件性敲除的对比:

1.技术原理

通过染色体位点特异性重组酶系统Cre-LoxP或Flp-FRT来实现的。在待敲除目的基因一个或多个重要外显子两端各放置一个LoxP(或FRT)序列,得到flox(FlankedbyLoxP)小鼠。将flox小鼠与带有组织特异性表达的Cre(或Flp)的小鼠交配繁殖,以获得在特定组织里把目标基因敲除掉的小鼠,即条件性基因敲除小鼠。

鉴于这2种技术基本原理一致,Cre-LoxP系统更多用于动物体内编辑,下面就以Cre-LoxP具体介绍。

2.Cre/LoxP系统组成

Cre-LoxP系统源于P1噬菌体,可以介导位点特异的DNA重组。该系统含有两种成分:

LoxP位点:一段长34bp的DNA序列,为重组酶识别的位点:含有两个13bp的反向重复序列和一个8bp的核心序列。

Cre重组酶:为一种酶,由个氨基酸组成的单体蛋白;具有位点特异性,可使LoxP片段间的基因序列被删除或重组。

根据LoxP位点方向分以下三类重组方式:

⑴两个LoxP位点方向相同:如果两个LoxP位点位于一条DNA链上,且方向相同,Cre重组酶能有效切除两个LoxP位点间的序列;如图下①所示。

⑵两LoxP位点方向相反:如果两个LoxP位点位于一条DNA链上,但方向相反,Cre重组酶能导致两个LoxP位点间的序列倒位;如图下②所示。

⑶两个LoxP位点分别位于两条不同的DNA链或染色体:Cre酶能介导两条DNA链的交换或染色体易位。如图下③所示。

图1.Cre介导的LoxP片段三种重组方式示意图

在这三种重组方式中,第一种敲除模式最为常用。

3.重要角色之Cre重组酶

条件性基因敲除鼠主要分为:可控的空间或时间敲除基因,实现这一过程主要源于对Cre重组酶的操控。下面介绍基于这2种目的对Cre酶的操控。

控制基因敲除的空间范围(组织特异性):通过将Cre重组酶基因插入在特定启动子之后,由于启动子表达的空间特异性,启动子带动Cre酶的转录后,实现空间特异性的基因敲除。例如,将Cre基因置于星形胶质细胞特有的启动子GFAP之后,再与LoxP鼠杂交,可以获得仅在星形胶质细胞敲除特定基因的鼠。

控制基因敲除的时间范围:现在多使用的是rtTA-tetO系统,即将Cre酶置于tetO启动子之后,rtTA转录因子与tetO启动子的结合则需要强力霉素(DOX)的支持,通过给予DOX,使rtTA结合tetO进而产生Cre酶,切割LoxP片段,敲除基因。即通过控制给予强力霉素的时间,就可以控制基因敲除的时间。结构如下图:

图2.rtTA-tetO系统示意图

二、条件性敲除鼠的设计与构建

1.首先需要构建这2种鼠:特定基因两端带有LoxP鼠和细胞特异性表达的Cre鼠。

LoxP鼠:通过基因编辑技术将目的片段敲除,再通过基因敲入的方式,将带有LoxP片段的目的基因整合入原基因组,就能得到想要的LoxP鼠。

图3.LoxP鼠构建策略图

Cre鼠:通过基因敲入的方式构建,将Cre基因插入特定启动子之后即可得到。Cre作为一种工具鼠,目前市场上有很多现成的,可以直接购买获得。

随后,将Cre鼠与LoxP鼠交配得到同时带有Cre与LoxP基因的鼠,即为条件性敲除鼠。

基因敲入:







































北京比较好的实惠的白癜风医院
哪里看白癜风最专业



转载请注明:http://www.bjgongshangzhuce.com/jygn/4196.html


当前时间: