隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展以及基因編輯技術(shù)的成熟,越來(lái)越多的科研人員使用基因編輯的小鼠模型來(lái)研究基因表達(dá)、遺傳疾病以及臨床實(shí)驗(yàn)前的藥效測(cè)試等。然而,在一些研究中,科研人員只需要對(duì)某一時(shí)期針對(duì)某一特定基因進(jìn)行研究,它需要滿足可以在特定組織或特定生命周期中目的基因表達(dá)的條件,而這種條件性小鼠模型叫做 Cre 工具鼠。
Cre 鼠的構(gòu)建最有效的方法之一是通過(guò) Cre-Loxp 重組酶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,特定的 Cre 工具鼠可以在某組織特異性基因啟動(dòng)子調(diào)控下表達(dá)組織特異性 Cre 重組酶。 Cre-loxp 重組系統(tǒng) Cre-loxp 重組酶系統(tǒng),由 Cre 重組酶和 loxp 位點(diǎn)兩部分組成。具體實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)對(duì)一段特定的 DNA 序列進(jìn)行定位并且利用 Cre 重組酶對(duì)其剪接,運(yùn)用該系統(tǒng)可針對(duì)特定細(xì)胞或組織進(jìn)行「基因改造」。 Cre-loxp 重組酶系統(tǒng)的作用方式 Cre 重組酶識(shí)別 loxP 位點(diǎn)兩端的反向重復(fù)序列并結(jié)合形成二聚體,然后此二聚體與另一個(gè) loxP 位點(diǎn)上的二聚體結(jié)合形成一個(gè)四聚體。LoxP 位點(diǎn)是有方向性的,四聚體連接的兩個(gè)位點(diǎn)在方向上是平行的。然后兩個(gè) loxP 位點(diǎn)間的 DNA 序列被 Cre 重組酶切斷。接著,DNA 連接酶快速高效地將這些鏈連接起來(lái)。重組的結(jié)果取決于 loxP 位點(diǎn)的位置和方向。
Cre 工具鼠的構(gòu)建 目前有四種常見 Cre 鼠的構(gòu)建策略,每種方法各有其優(yōu)點(diǎn)和不足,選擇哪種方法根據(jù)科研目的和實(shí)際情況而定,下面為大家簡(jiǎn)單介紹下這幾種模型。
質(zhì)粒表達(dá)載體 Cre 鼠模型:通過(guò)受精卵原核注射的方法,獲得 Cre 隨機(jī)插入基因組的轉(zhuǎn)基因小鼠。
定點(diǎn)敲入 Cre 鼠模型:利用 CRISPR/Cas 技術(shù)將 Cre 基因定點(diǎn)敲入相關(guān)內(nèi)源基因位點(diǎn),依靠?jī)?nèi)源性基因調(diào)控序列確定 Cre 表達(dá)特征。
BAC 轉(zhuǎn)基因 Cre 鼠模型:將 Cre 基因先敲入至 BAC 克隆的特定基因調(diào)控元件序列后,構(gòu)建 BAC 克隆載體,并將此 BAC 載體進(jìn)行受精卵原核注射法,構(gòu)建 BAC 轉(zhuǎn)基因 Cre 小鼠模型。雖然該轉(zhuǎn)基因技術(shù)也是隨機(jī)整合插入,但其具有降低了質(zhì)粒 DNA 隨機(jī)插入引起的位置效應(yīng)影響,避免了 Cre 基因 5』端敲入可能引起的雜合缺失有表型等方面的優(yōu)勢(shì)。
安全位點(diǎn)敲入 Cre 小鼠模型:目前的 Cre 小鼠模型構(gòu)建策略。為了避免基因隨機(jī)插入可能導(dǎo)致諸多不利因素影響(比如表達(dá)位置影響作用及插入突變等),通過(guò)將 Cre 定點(diǎn)敲入到所謂的「安全」 位點(diǎn),比如 Rosa26、Hprt 和 Hipp 11 等位點(diǎn)。其中以 Rosa26 位點(diǎn)最為常用。
Cre 工具鼠的種類及應(yīng)用 Cre 工具鼠主要分為 3 類:全身性 Cre、組織特異性 Cre 和配體或藥物誘導(dǎo) Cre。
全身性 Cre:通過(guò)誘導(dǎo)劑來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng) Cre 重組酶的啟動(dòng)子活性。例如 CAG/CMV-cre 等
組織特異性 Cre:由組織特異性啟動(dòng)子表達(dá),一般需要兩種轉(zhuǎn)基因小鼠交配使用。例如 Alb-Cre、Lyz2-Cre 等。
配體或藥物誘導(dǎo) Cre:通過(guò)將 Cre 重組酶與激素受體的配體結(jié)合域(ligand-bindingdomain,LBD)相融合,形成定位于胞漿的融合蛋白,只有在激素誘導(dǎo)后,融合的 Cre 蛋白才會(huì)通過(guò)構(gòu)象變化從錨定蛋白 HSP90 上解離下來(lái),進(jìn)入細(xì)胞核,識(shí)別 loxP 位點(diǎn)并發(fā)生重組。例如:雌激素誘導(dǎo)型。
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