清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院倪建泉課題組在《Nature Communications》雜志發(fā)文報(bào)道果蠅中新一代轉(zhuǎn)... 時(shí)間：2018-10-09
10月8日，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院倪建泉研究組在《Nature Communications》雜志發(fā)表了題為“An efficient and multiple target transgenic RNAi technique with low toxicity in Drosophila”的研究論文，報(bào)道了一種在果蠅體內(nèi)高效、特異的新一代轉(zhuǎn)基因干擾技術(shù)，在個(gè)體水平首次實(shí)現(xiàn)同時(shí)調(diào)控多個(gè)基因的表達(dá)。
果蠅中轉(zhuǎn)基因干擾技術(shù)因?yàn)椴僮骱唵危m用于大規(guī)模篩選，在Gal4/UAS系統(tǒng)的協(xié)助下可以實(shí)現(xiàn)在特定的組織器官、發(fā)育階段敲低目的基因的表達(dá)，而成為研究基因功能最為常見的方法。Gal4/UAS系統(tǒng)的工作原理是利用特定的調(diào)控序列，激活Gal4因子的特異性表達(dá)，進(jìn)而啟動(dòng)反應(yīng)元件UAS，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)目的基因的調(diào)控（圖1）。這一方式使得UAS-hairpin品系中，靶基因處于沉默狀態(tài)，便于品系的維持。
圖1. Gal4/UAS系統(tǒng)工作原理
然而，隨著使用的深入，現(xiàn)存的轉(zhuǎn)基因干擾技術(shù)的一些不足逐漸暴露出來，例如對(duì)于基礎(chǔ)啟動(dòng)子本底表達(dá)shRNA 造成的假陽性結(jié)果、高表達(dá)基因的低效敲低造成的假陰性結(jié)果，以及不能同時(shí)敲低多個(gè)目的基因的表達(dá)等。
為提高轉(zhuǎn)基因干擾技術(shù)的效率、特異性和多功能性，我們獨(dú)立探索并通過更換啟動(dòng)子、加入可以同時(shí)表達(dá)多個(gè)shRNA的linker等改造，成功開發(fā)了新一代的轉(zhuǎn)基因干擾技術(shù)。與之前的轉(zhuǎn)基因干擾技術(shù)相比，其干擾效率高、毒副作用小、特異性高、能夠高效地敲低高表達(dá)基因，并且首次突破性地實(shí)現(xiàn)了在個(gè)體水平上同時(shí)調(diào)控多個(gè)基因（圖2, 3），這也為研究蛋白質(zhì)復(fù)合物以及功能冗余基因的功能，提供了一套強(qiáng)有力的技術(shù)手段。利用新一代轉(zhuǎn)基因干擾技術(shù)，我們構(gòu)建了與人類疾病相關(guān)基因高度同源的轉(zhuǎn)基因干擾品系資源庫，包含各細(xì)胞信號(hào)通路基因、RNA 結(jié)合蛋白基因以及蛋白激酶基因等。
圖2. pNP系統(tǒng)可以在果蠅的體細(xì)胞和生殖細(xì)胞中有效地敲低目的基因的表達(dá)
圖3. 利用pNP系統(tǒng)可以同時(shí)敲低多個(gè)基因
利用GMR-Gal4分別敲低chm, Tip60和Gcn5基因或chm-Tip60都不能產(chǎn)生明顯表型，只有同時(shí)敲低chm, Tip60和Gcn5三個(gè)基因，才會(huì)導(dǎo)致類似腫瘤的表型。
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院倪建泉教授為本文通訊作者。生命科學(xué)聯(lián)合中心博士生喬歡歡，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士生王芳、徐榮剛，以及清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院倪建泉課題組博士后孫錦博士等為本文共同第一作者。本研究獲得國家自然科學(xué)基金和國家科技部等資助。
◎論文鏈接：
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-06537-y
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