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Cre-Lox重组 - 维基百科,自由的百科全书 とべ转到内容ないよう

Cre-Loxじゅう

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Cre-Loxじゅう一种用于在细胞DNAてき特定とくていてんじょう进行删除插入そうにゅう转座たおせ操作そうさてきてんとく异性じゅう组酶わざ,其特点在てんざい于可以让DNAおさむあらため指定していてき特定とくてい细胞ぐん进行,ある使おさむあらため过程よし特定とくていてき外部がいぶ刺激しげきしょさわ发。此技术对かく原核げんかく细胞适用。とく别地,对研究けんきゅうよしかく种复杂细胞和しん经通复合而形成けいせい认知ぎょう为的だい脑的かみ生物せいぶつがく而言,这种わざ术已证明相当そうとう实用てき

这个じゅう组体けいよし单个酶组なりそく以让一对被称为Lox序列じょれつてき短目みじかめ序列じょれつ进行じゅうてきCreじゅう组酶じょ此之がい需要じゅよう插入そうにゅう其他てき额外蛋白たんぱくある序列じょれつ。Creじゅう组酶かずはじめLox序列じょれつそくLoxP序列じょれつ从P1噬菌たいちゅう获取てき

つう过合适地插入そうにゅうLox序列じょれつ以使特定とくていもといんかつ、沉默あるもの其他もといん交换位置いち——ざいDNAてき层面じょう,许多操作そうさ以进ぎょう。Cre酶的活性かっせいひかえ以使ただざい一种特定细胞类型中表达,也可以使よし特定とくていてき外部がいぶ刺激しげき(如化がく信号しんごう、热刺激しげきさわ发表达。这些とく异性DNAおさむ饰对细胞けいつい踪以及有致命ちめいせいてき突变研究けんきゅうじゅうふん有效ゆうこう

Cre-Loxじゅう组系统在操作そうさよう途上とじょうあずかFLP-FRTじゅうけいじゅうふん相似そうじ[1]

历史

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Cre-Loxじゅう组是いち种由Brian Sauer博士はかせ发明てき特殊とくしゅてきてんとく异性じゅうわざ术,最初さいしょよう于在哺乳ほにゅう动物细胞けいちゅうげきかつもといんひょう达。[2][3] これきさき,Jamey Marth博士はかせてき研究けんきゅう团队发现りょうCre-Lox以对转基いん动物体内たいない特殊とくしゅT细胞なかゆかりloxP序列じょれつしょ夹的染色せんしょくたいDNA进行だかこう删除,们由此提出ていしゅつ这一技术可以用于确定特定细胞类型中内源基因的功能、标记细胞いのち运决じょうちゅうてき细胞、诱导染色せんしょく体重たいじゅう组以构建疾病しっぺい生物せいぶつがく模型もけい、以及确定早期そうきもといん损伤对疾びょう发展てき作用さよう[4]

ひさ,就已经有研究けんきゅうしゃ报道获得りょう具有ぐゆうloxP侧位(floxed)DNA聚合酶基いんてき多能たのう胚胎はいたい细胞[5] 结合上述じょうじゅつてき发展,ざい1994ねんやめゆう实验しつ报道りょうCre-Loxじゅう组可以用于しょうねずみT细胞发育ちゅうてき条件じょうけんせいもといん敲除[6] これきさきてき文献ぶんけん中重なかしげ组的效率こうりつ不断ふだんひさげだか[7] ただしとう细胞中有ちゅうう两份floxed序列じょれつ时,ゆかり于Cre酶活せい问题,不完全ふかんぜんてき敲除仍是つね见情况。

Cre-Loxわざ术的发展使生物せいぶつ医学いがく研究けんきゅうちゅう条件じょうけんせい诱变いた广泛使用しよう使つかいなり为确てい特殊とくしゅ细胞类型发育阶段ちゅうもといんこうのうてき主流しゅりゅう方法ほうほうとく别是かみ生物せいぶつがく领域。[8]

がい

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Cre-Loxじゅう组,そくいちだん特定とくていてきDNA序列じょれつ进行定位ていい,并用Creじゅう组酶对其进行剪接。这一わざ常用じょうよう于避めん研究けんきゅうちゅうけい统性てきもといんしつかつ带来てき胚胎はいたい致死ちしじょう况。[9][10] 此外,对转基いん动物模型もけいちゅうもといんがたもといん组DNAてきあらため变)ひょうがた生物せいぶつがくこうのうてき变化)间关けいてき判断はんだん,Cre-Loxわざ术也提供ていきょうりょうとうぜんさいこのみてき实验对照ひかえせい[8][11]

Cre蛋白たんぱく一个位点特异性DNAじゅう组酶,它能够催DNAぶん子中こなか特定とくていてん间的じゅう组。这些てん就是loxPてん,其两はし包含ほうがんりょう以让Creとく异性结合てき序列じょれつ,围绕一个有方向性的核心序列,而DNAじゅう组就发生ざい核心かくしん序列じょれつじょう

一张图表描述了如何使用 Lox71 Lox66てんはた两个质粒组合成ごうせい一个连续的质粒。

とう一个基因组中含有loxPてんてき细胞ひょう达Cre蛋白たんぱく时,DNAじゅう组就可能かのうかい发生ざいloxPてん间。Creじゅう组酶蛋白たんぱくかいぶん别与いち个loxPてんてきまえ13bpきさき13bp区域くいき结合,形成けいせいいち聚体;这个二聚体又会和另一个loxPてんじょうてき二聚体结合成一个四聚体。Loxてんゆう方向ほうこうせいてき,而两个由四聚体连接的位点在方向上是平行的。Cre蛋白たんぱくしょう两个てんてきDNAそう链都きり开,而DNA连接酶はた快速かいそくはた其重しん连接。じゅう组的结果决于LoxPてんてきじょうむこう,对同一条染色体臂上的两个位点,たんむかいてきじょう况将かい导致序列じょれつてきたおせ,而同むこうてきじょう况将导致其被直接ちょくせつ删除;如果两个てん于两じょう不同ふどうてき染色せんしょくたいじょう,则可能かのう引发染色せんしょくたいえき。Lox变体可用かよう于两个质つぶてき连接。[12]

Cre じゅう组酶

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Cre蛋白たんぱく最初さいしょよし“导致じゅう组(Cause recombination)”命名めいめい也有やゆう文献ぶんけん“环化じゅう组酶(Cyclization recombinase)”)よし4个亚もと组成,ぜん蛋白たんぱくゆう343个氨基さんざんもと,2个结构域:较大てきC-末端まったん结构いきかず较小てきN-末端まったん结构いき[13][14] C-末端まったん结构いきざい结构じょうλらむだ噬菌たい中分なかぶん离出てき整合せいごう家族かぞくゆう相似そうじせい,这也Cre酶的催化活性かっせいてん

loxPてん

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loxP(Locus Of X-over P1)P1噬菌たいもといん组中34bpてき特殊とくしゅてん序列じょれつ序列じょれつよし8bpてき对称序列じょれつ(决定りょうloxP序列じょれつてき方向ほうこう),かず对称序列じょれつ两边てき两段13bp对称序列じょれつ组成,具体ぐたい序列じょれつ见下:“N”代表だいひょう这个碱基变的,しょう写字しゃじはは表示ひょうじ这个碱基野生やせいがた突变而来。ざいもといん操作そうさちゅうloxP序列じょれついち般成对使用しよういち对loxP序列じょれつつつみ围的序列じょれつしょう为floxed序列じょれつ。如果floxed序列じょれつ两侧てきloxP序列じょれつ方向ほうこうしょうどう,floxed序列じょれつしょうかい删除;而如はて两侧てきloxP序列じょれつ方向ほうこう相反あいはん,floxed序列じょれつしょうかい发生たおせ。如果ゆういちだんがいげんてきfloxed序列じょれつ,两者可能かのう发生じゅう组,这称为じゅう组酶かい导的盒交换。这是一种十分方便省时的基因重组技术,ただしよし可能かのう发生はんむかいしげる组和はんしき删除,じゅう组效りつ可能かのう较低,loxP序列じょれつてき突变形式けいしきそくよう于解决这些问题。[15]

13bp 8bp 13bp
ATAACTTCGTATA - NNNTANNN -TATACGAAGTTAT
Example Alternate loxP Sites[16]
名称めいしょう 13bp 识别 8bp 对称 13bp 识别
Wild-Type ATAACTTCGTATA ATGTATGC TATACGAAGTTAT
lox 511 ATAACTTCGTATA ATGTATaC TATACGAAGTTAT
lox 5171 ATAACTTCGTATA ATGTgTaC TATACGAAGTTAT
lox 2272 ATAACTTCGTATA AaGTATcC TATACGAAGTTAT
M2 ATAACTTCGTATA AgaaAcca TATACGAAGTTAT
M3 ATAACTTCGTATA taaTACCA TATACGAAGTTAT
M7 ATAACTTCGTATA AgaTAGAA TATACGAAGTTAT
M11 ATAACTTCGTATA cgaTAcca TATACGAAGTTAT
lox 71 TACCGTTCGTATA NNNTANNN TATACGAAGTTAT
lox 66 ATAACTTCGTATA NNNTANNN TATACGAACGGTA

てんとく异性じゅう

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てんとく异性じゅう组(Site-Specific Recombination)一般的同源重组相对,ゆびざいDNAじょうてき特定とくていてん发生てきよし特定とくていじゅう组酶かい导的じゅう组过ほど

在原ありわらかくかく细胞ちゅうやめ经有一些位点特异性重组系统被发现和描述,基本きほんじょう它们利用りよう一个或多个蛋白对非对称的DNA序列じょれつ进行とく异性识别操作そうさ生成せいせい对称DNA序列じょれつてき方向ほうこうしょ决定てきじゅう组产ぶつじょりょうじゅう组酶がい,一般还有一些其他蛋白会对重组过程进行调控。

作用さようつくえ

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てんとく异性じゅう组由じゅう组蛋しろ对其とく异性识别てきDNA序列じょれつ进行结合开始,一个重组酶一般可以结合同一个DNA分子ぶんしある两个DNA分子ぶんしじょうてき两个とく异性てん。结合じょうきさきじゅう组酶てき酪氨さんざんもとかいあずかDNA分子ぶんしてき磷酸もと团发せい转酯はんはた酶蛋白和しらわDNA连接おこりらい,这一步反应保存了磷酸二酯键中的能量,使つかい其不需要じゅようだかのう因子いんし也可以发せいぎゃくはん应。

いちじょうDNA链上也发せいりょうしょうどうてきはん应,这样就在两条链的こつ上分かみぶん暴露ばくろりょう两个ゆう离的3'羟基,这时てきDNA-酶复ごうぶつそくはん应的ちゅう间体。したいち,DNAじょうゆう离的3'羟基かいあずかいちじょうDNAうえてき5'磷酸もと团共价连せっ,并使きさきしゃ和重かずえ组酶じょうてき酪氨さんざんもとかい离,生成せいせいじゅう组反应中てき霍利すすむ交叉こうさ

这样,两条原本げんぽん并不しょう连的DNA链连せっざいりょういちおこりさいつう过后续的酶切连接,两端DNA序列じょれつ发生りょう互相交换,蛋白たんぱく质之间的相互そうご作用さよう促进并指导了这个过程てき进行。

とうぼう病毒びょうどく如一些噬菌体侵染细菌细胞时,かいはた自己じこてき遗传ぶつ整合せいごう宿主しゅくしゅてきもといん组中。发生整合せいごうてきとく异性てんしょうさくatt(attachment)てんざい上述じょうじゅつ过程ちゅう病毒びょうどくDNAじょうてきattAてんあずか细菌DNAじょうてきattBてん发生じゅう组,而其てんかい发生,这就ぞく于位てんとく异性じゅう组的れい

效率こうりつ

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现已发现两个いんもとかいかげ响Cre-loxじゅう组的效率こうりつだいいち个因もとlox序列じょれつちゅう对称だんてき碱基序列じょれつ,突变てきlox序列じょれつかいひょう现出与野よのせいがた不同ふどうてきじゅう组效りつただし一般いっぱんてい野生やせいがた。推测这可能かのういん为突变的碱基かげ响了はん应中间体てき生成せいせい和解わかい离。[17]

だい二个影响因素是一对lox序列じょれつ间floxed序列じょれつてき长度,Cre-loxじゅう组的效率こうりつずい其长てき增大ぞうだい而降ていある许是いん为反应动力学りきがくてきかげ响。[18][19][20] floxed序列じょれつざいもといん组中てき位置いちかい对Creじゅう组酶てき结合ゆうかげ响,也会かげ响重组效りつ[20] 此外,creもといんてき启动选择也很重要じゅうようていひょう达的启动往往おうおうかい造成ぞうせい异常てきじゅう组结はて[20]

时间ひかえせい

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ざいCre-Loxじゅう组系统中常用じょうようてきひょう达调ひかえつくえせい还有さん苯氧胺诱导けい统。[21]つう过在Cre酶的蛋白たんぱく序列じょれつじょう添加てんか一个雌激素受体结构いき以实现重组反应在特定とくてい时间てんてきさわ发。じゅう组过きさきてきCre酶在ぼつゆう三苯氧胺的情况下会被运输到细胞质なか不能ふのうかい导重组反应;とうわが加入かにゅうさん苯氧胺后,三苯氧胺可以与Cre蛋白たんぱくじょうてき受体结构いき结合,并导致其运送いた细胞かくなか,从而使じゅう组反应可以进ぎょう[22]

Cre-loxけい统的自然しぜんこうのう

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P1噬菌たいいち温和おんわ噬菌たいすんで以进ぎょうきれかい循环也可以进ぎょう溶源循环ざいきれかい循环てきじょう况下,一旦噬菌体的基因组进入细菌体内,噬菌たいてき蛋白たんぱく就开はじめおもて达,しんてき病毒びょうどく粒子りゅうし开始组装,细菌很快就会きれかい并释放出ほうしゅつ大量たいりょうしんてき噬菌たい,从而继续这个循环;ざい溶源循环ちゅう,噬菌たいてきもといん组将宿主しゅくしゅてきもといん共存きょうぞん,并在宿主しゅくしゅ分裂ぶんれつ时传入子いれこ细胞,ちょくいたぼう刺激しげきむらさきがい线、饥饿とう)导致其转にゅうきれかい循环。

温和おんわ噬菌たいちゅうゆうてきかいぞうλらむだ噬菌たいいち样,ざい溶源间将其基いん整合せいごう宿主しゅくしゅてきもといんうちただしP1噬菌たいてきもといん组则质粒てき形式けいしき存在そんざい宿主しゅくしゅてき细胞ない,这时Cre-loxけい统就かい发挥こうのう:帮助环化线性てき噬菌たいDNA、ぶん开复せいきさき连结てき两个质粒DNA分子ぶんし使平均へいきん分配ぶんぱいいた两个细胞ちゅう,还可能かのうさく为备选的复制方式ほうしきらい维持质粒DNAてき拷贝すう[23]

对loxPてんてき插入そうにゅう

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种loxPてき变体,[24] とく别是lox2272loxN,よう于产せい不同ふどうCre-loxじゅう组(诱导てき组成てきてき合体がったい,从而实现しょうねずみ脑部达4种的荧光显色(“Brainbow”けい统)。

参考さんこう文献ぶんけん

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外部がいぶ链接

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