언제 및 어디서: 조건부 및 유도성 유전자 발현
조직 특이적 및 유도성 프로모터
다양한 세포 유형 및 발달 단계에 대해, 특정 시간과 장소에서 전사유전자를 타겟팅하여 발현시킬 수 있는 잘 정의된 프로모터 또는 증폭인자들이 존재합니다. 이러한 프로모터는 유도성 및 조건부 시스템과 결합되어 관심 유전자의 발현을 엄격하게 조절할 수 있습니다.
박쥐 모델에서 가장 일반적이고 효과적인 약물 유도성 시스템은 테트라사이클린(tet) 반응성 프로모터 요소를 기반으로 합니다. tet-ON 및 tet-OFF 시스템이 모두 존재하여, 동물에 약물을 투여함으로써 유전자 발현을 활성화하거나 억제할 수 있습니다1. 약물 유도 프로모터 시스템은 관심 유전자의 발현을 역행 가능하게 조절할 수 있습니다.
재조합효소
재조합 시스템은 특정 발달 단계 또는 특정 세포 유형에서 유전자 발현의 조건부 및 안정적인 유도 또는 억제를 가능하게 합니다. 일반적으로 사용되는 재조합효소인 Cre는 특정 서열(loxP)을 인식하고, 두 개의 loxP 사이에서 재조합을 촉매합니다. 조직 특이적 또는 유도성 프로모터 아래에서 Cre를 발현하는 마우스와 교배함으로써, Cre 매개 재조합은 특정 조직 또는 시간점에 제한됩니다.
설계된 알레일 내 loxP 서열의 배열에 따라 Cre 발현은 다양한 효과를 유도할 수 있습니다. 가장 일반적인 사용은 Cre 매개로 loxP 사이에 위치한(즉, “floxed”) 유전자 일부를 제거하여 조건부 녹아웃을 수행하는 것입니다. 또는, 제거 가능한 전사 억제 요소(LoxP-Stop-LoxP)를 사용하여 Cre 조절 유전자 활성화를 달성할 수 있습니다. 이러한 조건부 활성화 알레일은 다양한 조직 특이적 암 모델을 생성하는 데 사용되었습니다2-3.
또한, 다른 재조합효소 시스템도 동물 모델에서 조건부 알레일을 제작하는 데 사용할 수 있습니다. 박테리오파지 D6에서 유래한 Dre 재조합효소는 Cre와 밀접하게 관련되어 있지만, loxP와는 다른 서열인 rox를 인식합니다4. 플립라제(FLP)는 FRT(Flippase Recognition Target)라 불리는 두 개의 인식 서열 사이에서 DNA 재조합을 매개하는 재조합효소입니다5.
Cre 발현은 약물 유도성 프로모터와 결합되어 발현 시점을 추가로 조절할 수 있지만, 또 다른 매우 성공적인 전략은 에스트로겐 수용체 결합 도메인의 돌연변이 버전과 Cre를 융합한 Cre-ER 기반 시스템입니다. 유도되지 않은 상태에서는 Cre-ER은 세포질에 존재하지만, 리간드인 4-하이드록시타모크시페논을 첨가하면 Cre-ER이 핵으로 이동하여 Cre 매개 재조합이 발생합니다6-7.
Cyagen은 차세대 독자적 테크놀로지인 TurboKnockout™를 활용하여 조건부 녹아웃(cKO) 및 조건부 편입(KI) 마우스 모델을 제공하며, 단 6~9개월 내에 매우 복잡한 cKO/KI 모델을 구현할 수 있습니다. 랫트에서 cKO/KI 모델이 필요하신 경우, 타겟 유전자 편집 기반 모델이 도움을 드릴 수 있습니다.
모든 전사형 모델은 Cre/lox 시스템, Tet-on 시스템 및 기타 다양한 조건부 및 유도성 접근법을 제공하여 유전자 발현을 더욱 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이를 다음과 같습니다:
| 마우스 모델 | 랫 모델 |
|---|---|
| 플라스미드/BAC 기반 전사형 | 플라스미드/BAC 기반 전사형 |
| PiggyBac 전사형 | PiggyBac 전사형 |
| PiggyBac-on-BAC 전사형 | PiggyBac-on-BAC 전사형 |
참고문헌
- Senno L, Yizhar O, Deisseroth K. The development and application of optogenetics. Annu Rev Neurosci. 2011;34:389-412.
- Jhang F, Vierock J, Yizhar O, Fenno LE, Tsunoda S, Kianianmomeni A, Prigge M, Berndt A, Cushman J, Polle J, Magnuson J, Hegemann P, Deisseroth K. The microbial opsin family of optogenetic tools. Cell. 2011 Dec 23;147(7):1446-57.
- Tuveson DA, Shaw AT, Willis NA, Silver DP, Jackson EL, Chang S, Mercer KL, Grochow R, Hock H, Crowley D, Hingorani SR, Zaks T, King C, Jacobetz MA, Wang L, Bronson RT, Orkin SH, DePinho RA, Jacks T. Endogenous oncogenic K-ras (G12D) stimulates proliferation and widespread neoplastic and developmental defects. Cancer Cell. 2004 Apr;5(4):375-87.
- Sauer B, McDermott J. DNA recombination with a heterospecific Cre homolog identified from comparison of the pac-c1 regions of P1-related phages. Nucleic Acids Res. 2004 Nov 18;32(20):6086-95.
- Sadowski PD. The Flp recombinase of the 2-microns plasmid of Saccharomyces cerevisiae. Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. 1995;51:53-91.
- Metzger D, Clifford J, Chiba H, Chambon P. Conditional site-specific recombination in mammalian cells using a ligand-dependent chimeric Cre recombinase. Proc Natl Acad Sci U S A. 1995 Jul 18;92(15):6991-5.
- Schwenk F, Kuhn R, Angrand PO, Rajewsky K, Stewart AF. Temporally and spatially regulated somatic mutagenesis in mice. Nucleic Acids Res. 1998 Mar 15;26(6):1427-32.
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