科學(xué)家近日發(fā)明了一種新方法,，能夠豐富果蠅和哺乳動(dòng)物中轉(zhuǎn)基因表達(dá)、世系追蹤和基因功能嵌合體分析的手段,。相關(guān)論文發(fā)表于《細(xì)胞》（Cell）雜志,。
圖片來源：Cell
機(jī)體組織包含了從特定前體產(chǎn)生的不同類細(xì)胞。要理解復(fù)雜的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu),，就需要一種方法對細(xì)胞各個(gè)部分從產(chǎn)生到分化整個(gè)過程進(jìn)行標(biāo)記和精確的調(diào)控,。最有效和通用的方法是利用基因工程手段獲得的、表達(dá)可以被人為控制的轉(zhuǎn)殖基因,。
雙元表達(dá)系統(tǒng)是其中一個(gè)途徑,，它能夠很好地控制轉(zhuǎn)殖基因在模式生物中的表達(dá)。在果蠅中,，典型的雙元表達(dá)系統(tǒng)是GAL4-UAS,，這個(gè)系統(tǒng)中的酵母轉(zhuǎn)錄因子基因GAL4受特定啟動(dòng)子控制。反過來,，GAL4可以激活另一個(gè)包含上游活化序列（USA）的外源插入基因,。此雙元表達(dá)系統(tǒng)可以進(jìn)一步被GAL4抑制子——GAL80所調(diào)控。
美國斯坦福大學(xué)的駱利群（Liqun Luo）研究組致力于研究可抑制的雙元表達(dá)系統(tǒng),，以期能夠做為GAL4系統(tǒng)的備選或和其結(jié)合使用。他們在面包粗糙鏈孢霉（Neurospora crassa）中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很好的候選系統(tǒng),，命名為Q系統(tǒng),。Q系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)錄激活子QF。OF能夠結(jié)合它的抑制子QS和特異序列Q-UAS,?？崴嶙⑷牍壯褐校軌蛞种芉S的活性,，這是在另一水平控制轉(zhuǎn)基因表達(dá),。盡管其他的雙元表達(dá)系統(tǒng)都能夠達(dá)到相同的調(diào)控水平，“但是Q系統(tǒng)集聚了所有的特點(diǎn)”,， 駱利群解釋說,。
GAL4系統(tǒng)常見的應(yīng)用是利用MARCM技術(shù)建立鑲嵌型動(dòng)物細(xì)胞體系。利用MARCM技術(shù),，某個(gè)細(xì)胞分裂伴隨著其子細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄抑制子的消失,，結(jié)果是細(xì)胞標(biāo)記物的表達(dá)完全在這個(gè)細(xì)胞以及它的后代中表達(dá),。MARCM廣泛用于世系分析，神經(jīng)回路追蹤,，高分辨率的基因功能鑲嵌型分析,。駱利群研究組也是MARCM發(fā)明者，現(xiàn)在基于Q系統(tǒng)的MARCM技術(shù)能夠和GAL4-MARCM一起使用,，獨(dú)立地標(biāo)記和調(diào)控細(xì)胞中的兩部分,，并可以研究細(xì)胞間的互作。
使用這種“成對MARCM”方法,，駱利群研究組跟蹤了果蠅世系和果蠅嗅覺系統(tǒng)和翅膀成蟲盤中的細(xì)胞分裂模式,。他們認(rèn)為有機(jī)地結(jié)合這兩種雙元表達(dá)系統(tǒng)得到了一套新的表達(dá)模式，使得能夠?qū)μ厥饧?xì)胞進(jìn)行遺傳研究,。
毫無疑問,，GAL4系統(tǒng)一個(gè)主要的優(yōu)勢是它能夠通過果蠅群體產(chǎn)生幾千GAL4果蠅系控制許多細(xì)胞類型。同樣,，更大群體應(yīng)該產(chǎn)生出大量的具有不同表達(dá)模式的QF系,。眼下Q系統(tǒng)的局限性在于不能夠建立普遍適用的表達(dá)QF的轉(zhuǎn)基因果蠅。
Q系統(tǒng)也可以應(yīng)用于哺乳動(dòng)物系統(tǒng),。下一步工作將會(huì)研究這種工具在小鼠,、蠕蟲和斑馬魚轉(zhuǎn)基因中的應(yīng)用。(生物谷Bioon.com)
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PLoS ONE：體內(nèi)跟蹤單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞及其突觸分布
生物谷推薦原文出處：
Cell DOI：10.1016/j.cell.2010.02.025
The Q System: A Repressible Binary System for Transgene Expression, Lineage Tracing, and Mosaic Analysis
Christopher J. Potter, Bosiljka Tasic, Emilie V. Russler, Liang Liang, Liqun Luo
We describe a new repressible binary expression system based on the regulatory genes from the Neurospora qa gene cluster. This Q system offers attractive features for transgene expression in Drosophila and mammalian cells: low basal expression in the absence of the transcriptional activator QF, high QF-induced expression, and QF repression by its repressor QS. Additionally, feeding flies quinic acid can relieve QS repression. The Q system offers many applications, including (1) intersectional logic gates with the GAL4 system for manipulating transgene expression patterns, (2) GAL4-independent MARCM analysis, and (3) coupled MARCM analysis to independently visualize and genetically manipulate siblings from any cell division. We demonstrate the utility of the Q system in determining cell division patterns of a neuronal lineage and gene function in cell growth and proliferation, and in dissecting neurons responsible for olfactory attraction. The Q system can be expanded to other uses in Drosophila and to any organism conducive to transgenesis.
