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Nature子刊:体细胞研究新技术实现条件性基因突变

日期:2013-08-21 00:00:00

线虫一直以来是重要的模式动物。2013年8月,中国科学院生物物理研究所欧光朔课题组在《Nature Biotechnology》杂志发表了利用TALEN (Transcription activator-like effector nuclease)技术在线虫体细胞中实现条件性基因突变的研究方法,突破了线虫研究中的技术瓶颈。

模式动物线虫拥有丰富的遗传资源。利用线虫为模型的研究在过去的四十多年为生物医学的诸多领域作出了重要贡献。然而,不能在特定位点对线虫野生型基因组进行条件性突变一直是线虫实验系统的技术瓶颈。

TALEN由识别特定碱基序列的DNA结合域和核酸酶FokI组成,可以在特定序列上切割DNA,在DNA修复过程中产生突变。

欧光朔课题组通过热激启动子或组织特异性启动子表达靶向线虫表皮胶原蛋白基因dpy-5编码区的TALEN融合蛋白,成功实现诱导性突变dpy-5基因,产生线虫短小的表型(图)。该方法亦成功应用于敲除已知突变表型的基因lon-2, mab-5,甚至多拷贝转基因GFP。

欧光朔课题组继而在线虫胚后发育的Q细胞谱系中特异敲除微丝结合蛋白基因cor-1。COR-1是人类严重联合免疫缺陷(severe combined immune deficiency)蛋白Coronin在线虫中的同源蛋白,其细胞学功能有待深入研究。线虫cor-1突变体是胚胎致死。在Q细胞中突变cor-1降低细胞迁移能力,而Q细胞分裂和凋亡等过程无明显异常,表明cor-1特异的调控Q细胞迁移。

这项工作表明TALEN技术能直接应用于多细胞生物内的体细胞基因敲除。整个实验流程从构建表达载体到线虫表型分析仅需要2~3周,具有高效快捷等优势。体细胞TALEN技术在其他物种中也可能具有广泛的应用前景。

欧光朔课题组的本科生成泽和研究生易培珊是该工作的共同第一编辑。此项工作得到科技部、国家自然科学基金委员会和“青年千人计划”的资助。

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