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构建转基因小鼠原理


更新时间:2010-05-13



Cre-LoxP重组酶系统在新型基因打靶中获得广泛应用,是条件性基因打靶、诱导性基因打靶、时空特异性基因打靶策略的技术核心。

Cre重组酶和LoxP序列

Cre重组酶:于1981年从P1噬菌体中发现,属于λ Int酶超基因家族。Cre重组酶基因编码区序列全长1029bp(EMBL数据库登录号X03453),编码38kDa蛋白质。是一种位点特异性重组酶,能介导两个LoxP位点(序列)之间的特异性重组,使LoxP位点间的基因序列被删除或重组。

LoxP(locus of X-over P1)序列:来源于P1噬菌体,是有两个13bp反向重复序列和中间间隔的8bp序列共同组成,8bp的间隔序列同时也确定了LoxP的方向。Cre在催化DNA链交换过程中与DNA共价结合,13bp的反向重复序列是Cre酶的结合域。其序列如下:

5' - ATAACTTCGTATA - ATGTATGC - TATACGAAGTTAT - 3'

3' - TATTGAAGCATAT - TACATACG - ATATGCTTCAATA - 5'

Cre-LoxP系统的特性

Cre重组酶介导两个LoxP位点间的重组是一个动态、可逆的过程,可以分成三种情况:

1、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;

2、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;

3、如果两个LoxP位点分别位于两条不同的DNA链或染色体上,Cre酶能介导两条DNA链的交换或染色体易位。

另外,Cre不仅可以识别LoxP的2个13bp的反向重复序列和8bp的间隔区域,而且当一个13bp的反向重复序列或者8bp的间隔区发生改变时仍能识别并发生重组。利用这一特点,人们在构建载体时可以根据需要改造LoxP位点序列,以用于特定的基因突变或修复,增加了该系统的应用范围。

Cre-LoxP重组酶系统在基因打靶中的应用策略

基于Cre-LoxP的基因打靶要分两步来进行。首先要在胚胎干细胞的基因组中引入LoxP序列,这一步可以通过打靶载体的设计和对同源重组子的筛选来实现。下一步通过Cre介导的重组来实现靶基因的遗传修饰或改变。Cre-LoxP系统既可以在细胞水平上用Cre重组酶表达质粒转染中靶细胞,通过识别LoxP位点将抗性标记基因切除,又可以在个体水平上将重组杂合子小鼠与Cre转基因小鼠杂交,筛选子代小鼠就可得到删除外源标记基因的条件性敲除小鼠。或者将Cre基因置于可诱导的启动子控制下,通过诱导表达Cre重组酶而将LoxP位点之间的基因切除(诱导性基因敲除),实现特定基因在特定时间或者组织中的失活。


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