Cre-Lox 재조합 시스템 개요
1. Cre-Lox 시스템이란 무엇인가요?
Cre-Lox 시스템은 두 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있으며, 이들은 모두 P1 박테리오파지에서 유래되었습니다:
Cre 재조합효소
사이클라이제이션 재조합효소(Cre)는 티로신 계열의 사이트 특이적 재조합효소 중 하나로, 두 개의 DNA 인식 부위(LoxP 부위) 사이에서 특정 재조합 사건을 촉매하는 것으로 알려져 있습니다. Cre 재조합효소는 343개의 아미노산으로 구성되며, Lox 부위를 특이적으로 인식합니다. Cre 외에도 플립효소(Flp)와 D6 특이적 재조합효소(Dre)가 존재하지만, 이들 효소는 Cre에 비해 여전히 낮은 재조합 효율을 보입니다.
LoxP 부위
Cre 재조합효소가 인식하는 역행적 DNA 영역은 LoxP(LoxP의 위치, P1) 부위로 알려져 있습니다. LoxP 부위는 두 개의 13bp 역행 보완 서열(즉, Cre 재조합효소의 인식 서열)과 8bp의 스퍼서 영역(재조합이 일어나는 위치)으로 구성된 방향성 있는 34bp 서열입니다. LoxP 부위의 방향성에 따라 삼각형 재조합, 역전, 전이 등 세 가지 유전적 재조합 사건이 발생할 수 있습니다. 야생형 LoxP 부위 외에도 Lox2272, Lox511, Lox5171 등과 같은 공통적인 변이 부위가 존재하며, 이러한 변이 Lox 부위 역시 Cre 재조합효소에 의해 인식될 수 있습니다. 그러나 동일한 변이 Lox 부위 간에만 재조합이 가능합니다.
표 1. 보고된 변이 LoxP 부위
| LoxP 부위 | 좌측 역행 반복 서열 | 스퍼서 (5'→3') | 우측 역행 반복 서열 |
|---|---|---|---|
| 야생형 | ATAACTTCGTATA | ATGTATGC | TATACGAAGTTAT |
| Lox 511 [6] | ATAACTTCGTATA | ATGTATaC | TATACGAAGTTAT |
| Lox 5171 [7] | ATAACTTCGTATA | ATGTgTaC | TATACGAAGTTAT |
| Lox 2272 [7] | ATAACTTCGTATA | AaGTATcC | TATACGAAGTTAT |
| m2 [8] | ATAACTTCGTATA | AgaaAcca | TATACGAAGTTAT |
| m3 [8] | ATAACTTCGTATA | taaTAcca | TATACGAAGTTAT |
| m7 [8] | ATAACTTCGTATA | AgaTAgaa | TATACGAAGTTAT |
| m11 [8] | ATAACTTCGTATA | cgaTAcca | TATACGAAGTTAT |
| Lox 71 [12, 13] | taccgTTCGTATA | ATGTATGC | TATACGAAGTTAT |
| Lox 66 [12, 13] | ATAACTTCGTATA | ATGTATGC | TATACGAAcggta |
2. Cre-Lox를 이용한 조건부 모델 개발
지속적으로 발현되는 유전자 돌연변이와 비교할 때, 조건부 모델은 유전자 발현에 더 높은 시간적 및 지역적 조절력을 제공합니다. Cre-Lox 재조합 시스템은 유전자 발현의 시공간적 조절 수준이 높은 조직 특이적 또는 유도형 녹아웃을 생성하는 데 기여합니다.
그림 1. Cre-LoxP 시스템의 메커니즘
(A) Cre-LoxP 시스템 개요. 38 kDa의 Cre 재조합효소는 특정 34bp DNA 서열인 LoxP 부위를 인식하여 해당 서열을 제거하고 유전자 Y를 비활성화한다. (B) LoxP와 Cre 드라이버 마우스 라인을 이용한 조건부 돌연변이의 일반적인 브리딩 전략. 조직 특이적 Cre 드라이버와 유전자 Y의 Floxed 알레일을 교배하면, 프로모터 X와 관련된 조직에서 유전자 Y가 비활성화된다.
마우스 및 쥐 모델을 위한 타겟 유전자 편집 능력:
그림 1에서 설명한 바와 같이, 기본적인 Cre-loxP 재조합 사건은 주로 유전적 서열의 조절된 제거에 사용됩니다. 이는 Cre 의존적 서열 녹아웃(KO)을 생성하는 데 활용되었으며(그림 1 참조), Cre 의존적 유전자 발현 모델 – 아래에 설명된 전이유전자 스위치 전략 등 – 도 개발되었습니다.
- 표준 사용 – 조직 특이적 또는 유도형 녹아웃(KO, 예: Cre 의존적 서열 KO) 생성, 예를 들어 KO-first 조건부 알레일 전략
-
전이유전자 스위치 – (Cre 의존적 유전자 발현)
- 전이유전자 활성화: 프로모터와 코드 서열 사이에 loxP로 둘러싸인 “정지” 서열이 존재하면 발현이 차단됩니다(크레 라인과 교배하기 전까지).
- 유도형 녹아웃(KO): loxP로 둘러싸인 전이유전자 서열은 크레 라인과 교배 시 제거될 수 있습니다.
- 레포터 라인 – loxP로 둘러싸인 형광 단백질 서열을 통해 Cre 재조합효소 활성 위치를 시각적으로 확인
Cyagen Cre 모델 플랫폼
Cre-Lox 모델링 전략의 유용성에도 불구하고, 브리딩 프로토콜의 복잡성과 쥐 집단 유지 비용 증가로 인해 새로운 조건부 쥐 모델을 개발하려는 연구자들에게 큰 장벽이 되고 있습니다. cKO 또는 cKI 쥐 모델을 개발하는 연구자들이 직면하는 또 다른 주요 제약은 관심 대상에 특이적인 Cre 라인 부족입니다.
맞춤형 설치류 모델 분야의 선도 기업으로서, Cyagen은 Cre loxP 모델 자원의 보관소를 구축하고 있으며, Cre 드라이버 쥐 라인도 포함하고 있습니다. 우리는 전 세계 연구자들에게 인간 질환의 생리학적으로 관련된 모델을 개발할 수 있도록, 조건부 녹아웃(cKO) 또는 조건부 녹인(cKI) 쥐 모델과 이를 개발하는 데 필요한 Cre 드라이버 라인을 모두 제공하고 있습니다.
현재 개발 중인 일부 Cre 쥐 라인:
| alb (Cre Ert2) | myh6 (Cre Ert2) | slc6a3 (Cre Ert2) | camk2a (Cre Ert2) | nphs2 (Cre Ert2) |
| alb (Cre) | myh6 (Cre) | slc6a3 (Cre) | camk2a (Cre) | nphs2 (Cre) |
| gfap (Cre) | gfap (Cre Ert2) | nes (Cre) | nes (Cre Ert2) |
여전히 찾고 계신 Cre 라인이 있나요? Cyagen은 현재 목록에 없는 Cre 라인에 관심이 있는 연구자에게 가격 협의를 제공하고 있습니다. 조건부 모델 필요 사항을 문의하시면, 귀하의 연구 분야를 지원할 맞춤형 Cre 라인 개발을 도와드릴 수 있습니다.
한정 기간 동안, cKO/cKI 쥐 모델을 주문하시면 귀하의 연구 분야를 지원할 맞춤형 개발 Cre 드라이버 쥐 라인을 무료로 제공해 드립니다. 2020년 11월 30일까지 주문하시면 무료 Cre 라인 혜택을 받으실 수 있습니다.
Cyagen에 관하여
Cyagen은 귀하의 유전자 연구 및 모델 생성 요구에 맞춘 “원스톱 쇼핑” 솔루션을 제공합니다. 서비스 범위는 DNA 벡터 구축부터 배아 줄기세포 조작, 미세주입, 브리딩에 이르기까지 다양하며, 모든 프로젝트는 완전히 맞춤형으로 유연하게 조정 가능합니다.
- AAALAC 인증 및 OLAW 보장 동물 시설
- 특정 병원체 자유(SPF) 동물 건강 상태는 대부분의 시설의 요구 사항을 초과합니다
- 50,400개 이상의 마우스 및 쥐 모델 전 세계에 제공됨
- 4,000건 이상의 논문에 인용됨 (Nature, Immunity 등 고영향력 저널)
- 최상위 수준의 고객 지원: 무료 상담 및 견적 제공
- 100% 환불 보장
Cyagen 전이유전자 동물센터(CTAC) 사진
참고문헌:
- Kim H, Kim M, Im SK, Fang S. 마우스 Cre-LoxP 시스템: 타겟 유전자에 대한 조직 특이적 역할을 결정하기 위한 일반 원칙. Lab Anim Res. 2018;34(4):147-159. DOI:10.5625/lar.2018.34.4.147
- Missirlis PI, Smailus DE, Holt RA. Cre 매개 재조합에서 LoxP 스퍼서 영역의 서열 및 보편성 특성을 식별하는 고속 스크리닝. BMC Genomics. 2006;7:73. 2006년 4월 4일 게재. DOI:10.1186/1471-2164-7-73
