cre蛋白酶的基因敲除机制在生物研究中的应用

摘要

在近二十年来，遗传学家通过巧妙地处理小鼠基因组来探索研究基因功能及各个基因在正常发育和疾病发生中的作用。精确地操纵基因开始于对来自发育胚泡内部的胚胎干细胞(ES)的处理。这其中涉及到一种叫同源重组技术，可对ES细胞内源性基因组靶基因进行修改，或是引入一新的基因。该技术具有多种作用，可通过剔除靶基因核心序列起到基因敲除作用(knock-out)，也可对靶基因引入突变碱基，或是对目标区域引入完全不同的一段序列(knock-in)。这种技术被许多实验室应用构建基因缺陷鼠。而这些小鼠模型为研究某些基因在发育、肿瘤发生和其他一些疾病提供了大量数据和信息。但是在研究过程中，该技术显示出其局限性。由于某些基因对存活密切相关，被敲除后，胚胎不能正常发育，存活，因此不能研究该基因在某些组织中的作用。例如，某些基因参与凋亡，细胞周期调控和重要组织的发育，在胚胎干细胞阶段被敲除后，胚胎由于缺乏相应基因产物而不能发育，存活。rn Cre/loxP系统最早在噬菌体PI中被发现。Cre是由噬菌体PI编码的一个分子量为38 kDa的整合酶，可识别一段由34个核普酸构成的称为loxP的序列。Cre/loxP系统的重要特征是它可以在哺乳细胞中行使作用。当对靶基因采用该技术时，它可提供一极为有效的遗传学工具，构建可控性基因敲除模型。该系统有两部分构成，首先通过同源重组技术构建loxP修饰小鼠，靶基因核心区域两侧各加入一段loxP序列，而且所引入loxP序列不影响靶基因功能，即就是该小鼠纯合子仍具有正常的表型，这一点很关键。第二部分须构建含特定启动子的Cre转基因鼠。将LoxP和Cre小鼠杂交，筛选出同时含有LoxP和Cre转基因的子代小鼠，当特定启动子引导下Cre表达时，该整合酶识别并结合至LoxP两侧反转互补的碱基对序列，切除被F1oxP修饰的靶基因，形成无效或空的基因位点.rn 本文主要研究了对Cre表达的调控对靶基因进行特定时间和特定部位的敲除机制。