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模式动物果蝇新一代转基因干扰技术2023-02-06 08:24:50

phiC31整合酶是序列特异性重组酶,能够识别attB和attP位点特定序列并切割,经过连接后载体整合到基因组上,排除了转座酶介导的随机整合引起的位置效应。三代技术主要由哈佛大学主导研发,采用miRNA途径,即以miR1的构型设计shRNA,调控目的基因。依赖miRNA通路,借助高效核酸内切酶,可以提高成熟miRNA的数量,从而显著提升干扰效率。另外,shRNA设计简单,转录产物均一,便于与基因组比对,大大降低脱靶率。尤其重要的是,该技术首次实现对果蝇雌性生殖细胞基因的干扰调控。哈佛大学、清华大学和日本NIG利用此三代技术,构建了上万株品系,并在其国家的资源库保存。近些年,此技术和相关品系的应用大大促进了发育、神经、干细胞等相关学科发展。

然而,在使用三代转基因干扰技术调控目的基因时,本研究团队发现该技术存在以下缺点:(1)不能调控高表达基因;(2)不能同时调控多个基因;(3)该系统存在本底转录水平高的现象,在没有Gal4驱动时,某些组织仍有相当高的转录水平,从而影响果蝇发育,造成某些重要基因的转基因干扰果蝇无法纯合。为了解决这些问题,清华大学果蝇实验室研发了新一代转基因干扰技术。新一代干扰技术拥有以下特点:(1)使用vermilion代替white基因作为筛选标记,避免对果蝇神经系统及行为造成影响;(2)利用attP/attB系统,将转基因干扰载体定点整合到染色体上,避免了载体随机插入造成的位置效应和假阳性结果;(3)使用两个gypsy序列,可以加倍增强shRNA 转录水平;(4)该系统使用人工设计合成的启动子DSCP替代三代技术的hsp70启动子,降低了系统的本底转录水平,显著降低了该系统的假阳性,提升了纯合体的比例,将纯合子比例从85%提升到99%,便于保存和早期发育遗传学分析;(5)采用miR1构型调控目的基因,干扰效率高,脱靶率低,降低了假阳性和假阴性;(6)该系统可应用于雌性生殖细胞基因的调控;(7)突破性地实现了在同一个载体上克隆多个shRNA,可同时有效调控多个不同基因,如多个乙酰化基因或PRC1复合体等,也可针对同一基因,设计多个shRNA,提高干扰效率,实现对高转录基因的干扰,如组蛋白或微管蛋白等。
 
出自《模式动物果蝇的基因调控前沿技术》作者韩玉婷,许博文,李羽童.