PNAS描述新型基因表達調控系統
日期:2014-03-27 08:52:03
科學家們開發了一個調控基因表達的新系統,該系統只需將特定DNA序列簡單插入到基因的任意一側,就可以實現劑量依賴性的基因表達抑制。這項成果發表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上,文章認為這一系統有望替代Tet基因表達調控系統。
這是首次采用適體酶核糖開關有條件地knockdown病毒基因的表達,適體酶核糖開關是一段小配體依賴性的自剪切RNA片段。這一系統不僅簡單有效,而且比目前在細胞中改變基因表達的其他系統更加靈活,例如Tet系統。
德國癌癥研究中心的Dirk Nettelbeck一直希望找到方法,提高溶瘤病毒的安全性,這些病毒能夠選擇性的感染和溶解腫瘤細胞。這時他遇到了研究核糖開關的Patrick Ketzer。
“我立刻意識到這將成為我的有用工具。在此之前,我們剛發現啟動子控制對我們的病毒沒什么作用,”Nettelbeck解釋道。之后他與Ketzer合作設計了一種核糖開關,這一開關可以控制病毒基因表達,從而改進對溶瘤病毒的控制。
Nettelbeck利用適體酶(aptazymes),構建了一個由核酶和適體組成的核糖開關。當特異性配體與適體區域結合時,會導致核酶區域發生自我剪切。研究人員將編碼適體酶的序列插入到病毒基因的任意一側。在不存在配體的情況下,這一短序列不會干擾基因的轉錄,但添加配體后,適體酶就會自我剪切,從病毒基因組切下基因使其無法表達。
“這一系統有望替代Tet系統,”Nettelbeck說。“我們的基因表達調控系統要簡單的多。Tet系統需要啟動子,還需要響應配體并與啟動子結合的轉錄因子。而使用核糖開關,你只需要向mRNA插入一個100bp的片段。”
研究人員通過實驗向人們展示,適體酶核糖開關能夠在腺病毒和麻疹病毒中,有效knockdown基因表達和抑制病毒的復制。腺病毒是在細胞核中復制的dsDNA病毒,而麻疹病毒攜帶單鏈RNA基因組并在細胞質中復制。
研究人員指出,Tet系統依賴于四環素,而適體酶核糖開關中的適體結構域是可選的,理論上可以與任何類型的配體結合。因此,這種新方案比Tet基因表達調控系統要靈活得多。
研究人員認為,適體酶有望替代現有的誘導型啟動子,對真核細胞中的基因表達實現控制。未來,人們可以利用適體酶對其他病毒的基因進行功能分析,或者將其改造成為安全開關用于溶瘤病毒。