在本期的《Nature Methods》上，來自紐約大學(xué)生物學(xué)系的Claude Desplan等發(fā)表了一篇綜述，介紹了果蠅中研究基因表達(dá)和克隆分析的強(qiáng)大工具。

Claude Desplan是著名的發(fā)育遺傳學(xué)家，從事多年的果蠅發(fā)育研究。他所在實(shí)驗(yàn)室主要研究兩個(gè)重要的發(fā)育問題：早期胚胎發(fā)育的進(jìn)化以及色覺背后的視網(wǎng)膜和大腦電路的建立。

近年來遺傳技術(shù)的發(fā)展讓科學(xué)家們能夠精確操控果蠅中的基因表達(dá)，進(jìn)行細(xì)胞標(biāo)記、基因功能分析或細(xì)胞譜系追蹤。自經(jīng)典的GAL4-UAS系統(tǒng)被開發(fā)出來后，研究人員又開發(fā)出多種方法，利用其他表達(dá)系統(tǒng)以及位點(diǎn)特異性的重組酶來精確操控并標(biāo)記細(xì)胞群體。

Gal4-UAS系統(tǒng)于1993年被開發(fā)出來。這個(gè)來源于酵母的系統(tǒng)可以特異地提高果蠅基因在體內(nèi)的表達(dá)量。在Gal4-UAS系統(tǒng)中，Gal4是來源于酵母的轉(zhuǎn)錄因子，而UAS則是Gal4特異結(jié)合的DNA序列。因?yàn)楣壔蚪M不編碼Gal4轉(zhuǎn)錄因子，所以在果蠅體內(nèi)過量表達(dá)Gal4，不會(huì)對果蠅發(fā)育產(chǎn)生顯著影響。同樣，在果蠅體內(nèi)插入UAS-目的基因片段，也不會(huì)對果蠅產(chǎn)生影響。因此，單獨(dú)含有Gal4或者UAS-gene的果蠅是發(fā)育正常的。但如果讓這兩個(gè)果蠅雜交，產(chǎn)生的后代的基因組中同時(shí)含有Gal4和UAS-目的基因，這樣，在Gal4的調(diào)節(jié)之下，這個(gè)基因的表達(dá)量就會(huì)提高。

在這篇綜述中，作者討論了近期的技術(shù)發(fā)展。他們認(rèn)為，對于利用果蠅作為研究模型的科學(xué)家來說，這些發(fā)展大大擴(kuò)展了可用的遺傳工具。

他們討論了GAL4-UAS系統(tǒng)如何激發(fā)了精密、多功能的表達(dá)系統(tǒng)，如split-GAL4系統(tǒng)和QF-QUAS系統(tǒng)，這些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的基因操作。之后，他們又討論了由MARCM發(fā)展而來的克隆分析技術(shù)以及分析和操控組織和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大方法。MARCM技術(shù)于1999年問世，可在果蠅活體內(nèi)正向標(biāo)記基因突變的細(xì)胞。

他們還介紹了克隆分析和基因操作的新興技術(shù)，如twin-spot generator（TSG）、twin-spot MARCM（TS-MARCM）和G-TRACE，以及最近開發(fā)的多色標(biāo)記方案。盡管目前的大部分工作都集中在這些方法在果蠅神經(jīng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，但這些工具本身可應(yīng)用在任何組織。將這些技術(shù)應(yīng)用到非神經(jīng)系統(tǒng)時(shí)，細(xì)胞類型特異或組織特異的driver是唯一限制。

這篇綜述為果蠅學(xué)家提供了一份遺傳工具的用戶指南。作者還提出了一些使用過程中的具體建議，并指導(dǎo)讀者如何根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)選擇工具。