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又见Cre!Cre/Loxp系统的应用领域全打法 | 相关技术点手机分享

时候:2023-12-26 个热度:

 
在进行分子表达操控中,经常听到或使用到的一个技术便是Cre/Loxp或Flp/FRT重组酶系统。简单来说,这类重组酶系统是通过特异位点重组酶(Site-specific recombinases, SSRs)介导重组酶特异识别位点(Recombination tar-get sites, RTs)间的重组,来实现特异位点的基因敲除、基因插入、基因翻转和基因易位等操作。由于该技术能够有效克服其他类型重组技术的非特异性或重组效率低等缺点,近年来已逐渐在功能基因研究领域占据了主导地位。
 
Cre-loxP的总体的基本原则

Cre(Cyclization Recombination Enzyme)不是种协同酶,起依赖于P1噬菌体,其DNA商品编码区字段起点终点1029bp,为38kDa面积的、由343个核蛋白质组合成的多肽模型核蛋白。Cre协同酶的C-尾端结构的域含盖崔化剂的作用特异性位点,并能崔化剂的作用DNA原子中特殊位点相互的协同,而且,Cre还能识别图片特异的DNA字段,即loxP位点,使两根loxP位点间有DNA协同。

LoxP是Locus of X-overP1的缩略语,是设在P1噬菌体中長度为34bp的几段编码字段,由一个13bp的返向回文编码字段和8bp的里边距离编码字段同时组合,返向回文编码字段是Cre资产重组酶的识別和通过区城,距离编码字段判断LoxP编码字段的趋势。
 

Cre/loxP诱导基因重组的方式

大部分在于,当内部染色体组内存有两大LoxP位点时,Cre合拼酶会帮助两大LoxP位点间的队列遭受合拼。合拼的数据衡量于两大loxP位点的方法,通常有这这些很有可能:

① 如果两个LoxP位点位于一条DNA链上且方向相同,Cre重组酶能有效地删除两个LoxP位点间的序列(Deletion)(图1A);
② 如果两个LoxP位点位于一条DNA链上但方向相反,Cre重组酶能诱导两个LoxP位点间的序列翻转(Inversion)(图1B);
③如果两个LoxP位点分别位于两条不同的DNA链或染色体上,Cre重组酶能诱导两条DNA链发生交换或染色体易位,即基因转座(Translocation)(图1C)
④如果四个loxP位点分别位于两条不同的DNA链或染色体上,Cre重组酶能诱导loxP间的序列互换(cassette exchange)(图1D)。

图1 Cre-loxP诱导型表观遗传合拼的的方法


Cre-LoxP系统可以实现对基因的操控,根据Cre重组系统诱导基因重组的方式,我们可以通过如下三种策略实现Cre依赖的基因表达:

1、LSL编码序列(必要条件性表观遗传选)

将LoxP2和转录结束讯号盒(Transcription STOP cassette)复制到开机子和意图什么是基因间,转录结束讯号盒两端各有千秋的同相的LoxP位点,组成部分LoxP-STOP-LoxP-gene状态,即LSL编码序列。

此的情况下,在无Cre酶出现的人体内部中,转录撤销电磁波盒下面靶染色体压根不表明,但倘若人体内部中含带Cre酶,染色体从组中的Deletion过程中有,移除转录撤销电磁波盒,以致表明的目的染色体。它是一类简易管用的妙招,.我能可以通过LSL的制定,有的保护性地在某一人体内部中表明染色体。
 

图2 Cre信任的染色体表达方式-LSL思路


2、DIO/DO回文序列

按照建立两个不相融的方向Lox位点LoxP和Lox2272,所经两对Lox位点的2轮资产并购重组能够达到到某种稳定性高环境。也还可以说是还可以按照Cre资产并购重组酶的存有合理性来管控dna的表现。

这款对策被喻为DIO(Cre-on)或DO(Cre-off)。在这款对策下,同一个对Lox位点间的队列会在Cre的效用下发文件生无可逆转的快360度旋转,之前Cre重新组合酶很久不无可逆转地水刀切割360度旋转后的相向Lox位点,只刻下360度旋转后的什么是dna遗传遗传和单独的的LoxP、Lox2272位点,处理什么是dna遗传遗传的第三360度旋转。这款正确的设计的让科研课题人士能能在宏病毒膜蛋白中倡导DIO和单向什么是dna遗传遗传,细菌感染Cre抗体阳性反应反应生殖肿瘤生殖细胞膜后,能能让Cre抗体阳性反应反应的生殖肿瘤生殖细胞膜传达出来什么是dna遗传遗传,是为DIO形式;一旦优先打包的什么是dna遗传遗传是单向,那末Cre抗体阳性反应反应的生殖肿瘤生殖细胞膜则不传达出来什么是dna遗传遗传,其它生殖肿瘤生殖细胞膜传达出来什么是dna遗传遗传,是为DO形式。但是,应为人为远程控制什么是dna遗传遗传传达出来变得了本质。

 

图3借助LoxP和Lox2272的FLEX策略实现Cre依赖的基因表达
(Scott M. Sternson, et al., J. Neurosci., 2008)


3、MADM系统化

双图标嵌合体分折MADM(mosaic analysis with the double markers)设备,是立于Cre诱惑引发了Translocation阶段完成的。依据同源协同将两根彼此彼此嵌合的图标基因遗传(荧光蛋清)依次位置定位到同源印染体上的同位点,坐落在一模一样条DNA链上的荧光蛋清N端(pc端)和同一种荧光蛋清N端(pc端)彼此放两只Loxp位点。在沒有Cre的实际情況下,不描述模块性的GFP或RFP;但在某些一时期、某些人体组织中描述Cre时,Cre能诱惑有有四种有所差异荧光蛋清N低端DNA链与同一条有同荧光蛋清pc低端DNA链在人体组织有丝瓦解G2期引发了协同,让 两根子代人体组织依次描述有某一种有模块性的荧光蛋清(分为:X-segregation),机会各举两只子代人体组织描述有四种荧光蛋清而同一种子图片代人体组织没有所有模块性荧光蛋清(分为:Z-segregation)。其它,协同也机会引发了在人体组织时间间隔的G1期机会G0期,在这般实际情況下,人体组织而且描述有四种荧光蛋清。

图4 MADM系统
(Zong Hui, et al., Cell., 2005)


 

Cre/loxp软件的用

在病毒码引出Cre或loxP构件,紧密联系有一种转染色体小鼠能达到到对某类生殖细胞通过特喜欢的人标识或染色体运营的意图。


LSL策略应用

 mT/mG(ROSA-pCA-loxp-mT-pA-loxp-mG-pA)鼠是一种种双荧光报告书鼠,这一种鼠在正常现状下现状下描述分析在膜上的灰色荧光蛋白质酶(TdTomato),而当生殖细胞描述Cre后,则描述分析在膜上的绿色环保荧光蛋白质酶(GFP)。

Alb为18岁部分动物肝血细胞特男人发动子,将rAAV2/8-Alb-Cre病菌尾血管接种mT/mG小鼠,可发现了特男人染上小鼠肝或其他排毒器官组织化化(翠绿色),而灵魂组织化化未被染上(行为为蓝色)。
 

图5内脏集体化(左)、肝脏集体化(右)

 

病毒是什么服务

rAAV2/8-Alb-Cre

调查动植物

mT/mG鼠

注射液体手段

尾血管填充

感化局部

肝脏等机构

病毒是什么用水量

2E+11VG/只

 

管吉松教导开发团队将AAV-hSyn-Cre滴注于Ash1lfl/fl小鼠右面AUD区状况性敲除Ash1l什么是基因,发现Ash1l以细胞系服务性相互作用的原则介导皮层神经末梢元的移动忽略的突触剪修工作。(

 

图6 AAV-Cre注射Flox小鼠实现条件性敲除
   (Yan Yuze, et al., Neuron., 2022)

 

病原体好产品

pAAV-EF1a-DIO-EYFP-WPRE
pAAV-hSyn-Cre-WPRE

實驗两栖动物

 Ash1lfl/fl小鼠

皮下注射手段

脑精确定位注入

患上位置

小鼠左测脑AUD区

注入重量

300nL

 
 
 
DIO策略应用

Thy1是锥体感觉神经元的炎症因子朋友开机启动子,在前脑、海马、甜杏仁核、丘脑及眼底黄斑等板块均有充沛的表述, Thy1-cre鼠紧密配合rAAV的载体可在以上内容脑区保持上皮细胞炎症因子朋友标签、光什么是基因学和物理什么是基因学调控、在体钙影像信息,或者是公司炎症因子朋友的什么是基因复制。

 

图7 AAV-DIO肌内注射Thy1-Cre鼠实行特女性朋友记号

 

新冠病毒产品设备

rAAV2/9-Ef1a-DIO-mCherry-WPRE

工作节肢动物

Thy1-Cre小鼠

接种具体方法

脑定位手机打瘦脸针

感柒关键部位

小鼠对侧海马

针剂重量

200nL

用到周围周围运动神经示踪新技术对人的大脑当前周围周围运动神经环路的机构和能力来解释时,还可以也是借助Cre资产重组酶体系和AAV血清型(列如rAAV2/9、rAAV2/retro、rAAV2/1)根据常用,超过特喜欢的人对周围周围运动神经环路标牌记和能力研究方案的重要性。
 

图8 Cre-DIO系统结合病毒示踪技术实现对特异环路标记及调控
(Ma Hui, et al., Proc Natl Acad Sci U S A., 2021)

 

病原体企业产品

rAAV2/Retro-CaMKIIα-mCherry-Cre
rAAV2/9-hSyn-DIO-hM3D(Gq)-GFP

调查节肢动物

小鼠

滴注方式英文

脑固定注射液体

妇科感染脏器

小鼠vCA1和pBLA

注入密度

200-300nL

 
MADM设计软件应用

借助心肌细胞特异性启动子Tnnt2驱动cre酶的表达,配合MADM-ML-11TG/GT鼠追踪心肌细胞细胞分裂的状态。()。

图9 MADM系统应用
(Du Jianyong, et al., Cell Stem Cell., 2022)

 

木马软件

pAdeno-Tnnt2-Cre

实验操作宠物

P3 MADM-ML-11TG/GT鼠

传染地方

原代心肌体细胞传染

Crehiv病毒详细信息(环节)


 

改造的Cre/loxP系统

 如今的dna建筑工程的方式对Cre和loxP构件的改变,Cre/loxP设备做到了进一步多的必要条件性合拼战略。

1、对Cre元件的改造:对Crepcb板的变化不断提高了Cre重新组合酶的亲水性,同时变现了药物治疗可引导性。诸如,能够 在Crepcb板上建立真核组织核地位功能字段NLS,Cre能在低呈现丰度下变现重新组合,这来说这些低丰度的运行子是非常重要的要。同时,在Crepcb板的东东助手接好一个变化过的配体依照起来的结构域LBD,新的协同淀粉酶Cre-LBD将地位功能在胞浆内,当人力分解成的缴素氧氧分子依照起来到Cre-LBD感觉后,淀粉酶构象变化相结入核内,介导dna重新组合,阶段施用最少的是tamoxifen引导的CreERT2染色体组变异体,它的LBD来于于雌缴素感觉ER氧氧分子,当有tamoxifen的时期,Cre功能介导dna重新组合,是这样能够 调整tamoxifen的注射液体日子段,能够变现对dna重新组合日子段特男人的政策调控。

图10 tamoxifen诱导的Cre-ER系统
(Hyeonhui Kim, et al., Lab Anim Res., 2018)

2、远红外光诱导的split Cre-loxP体系:物理化学促进型的Cre-loxP兼具上皮细胞毒副做用、用户名、脱靶等优点,华南师范大学时叶海峰学习员销售团队基本概念split-Cre资产重组软件采集工作体系中和远红外光(FRL)可促进型光遗传表观遗传软件采集工作体系中开发了远红外光促进型的split Cre-loxP采集工作体系中(FISC,far-red light-induced split Cre-loxP system)。在该采集工作体系中中,Cre酶被可以分为两只电影片段,N端Cre融为一体到这个Coh2成分(CreN-Coh2);pc端Cre融为一体到这个DocS成分(DocS-CreC);FRL太阳光照时,Coh2和DocS在强亲和的做用下整合,最终得以Cre酶也被继续女子组合,行使权力功能键。该采集工作体系中保证 了情况性非进入的表观遗传调节管控的。()。

图11 FISC体系
 (Wu Jiali, et al., Nat Commun., 2020)

3、对loxP元件的改造:loxP元件也有一些突变体,间隔区和回文序列都可以进行突变,突变后的序列依然能被Cre识别和重组,但是突变的loxP序列必须和同样突变的loxP序列匹配介导基因重组,而不能和未突变的loxP序列匹配,这样将不同的loxP序列组合用于控制多个基因(如上文所述的lox2272位点),在同一Cre重组酶的作用下,可以实现多序列的基因重组,产生非常多元的重组结果。例如彩虹脑(Brainbow)技术绚丽多彩的荧光标记效果正式基于对loxP序列的改造实现。

 

一些合拼酶设备

除Cre-LoxP系统外,类似的还有与Cre-LoxP系统无交叉影响的vCre-vLoxP、sCre-sLoxP系统,及Flp-FRT/F5系统和Dre-Rox1/Rox2系统,对应的表达方案分别为fDIO和dDIO系统。多套重组酶体系的存在为研究中设计多个限制条件提供了便利,灵活应用Cre、Flp、Dre重组酶系统将有助于更深入课题的开展()。

 
 

图12 Cre\Flp\Dre系统比较
(Lief E Fenno, et al., Nat Methods., 2014)

 

关联性文章

[1] Front Genet. 2016 Feb 19;7:19. doi: 10.3389/fgene.2016.00019.

[2] Sci Adv. 2019 Feb 20;5(2):eaat3210. doi: 10.1126/sciadv.aat3210.

[3] Nat Methods. 2014 Jul;11(7):763-72. doi: 10.1038/nmeth.2996.

[4] J Biol Chem. 2020 Jan 17;295(3):690-700. doi: 10.1074/jbc.RA119.011349.

[5] J Neurosci. 2008 Jul 9; 28(28): 7025–7030.doi: 10.1523/JNEUROSCI.1954-08.2008

[6] Lab Anim Res. 2018 Dec;34(4):147-159. doi: 10.5625/lar.2018.34.4.147.

[7] Nucleic Acids Res. 2004 Nov 18;32(20):6086-95. doi: 10.1093/nar/gkh941.

[8] Dis Model Mech. Sep-Oct 2009;2(9-10):508-15. doi: 10.1242/dmm.003087.

[9] Nucleic Acids Res. 2011 Apr;39(8):e49. doi: 10.1093/nar/gkq1280.

[10]Cell. 2005 May 6;121(3):479-92.doi: 10.1016/j.cell.2005.02.012.

[11] Nat Commun. 2020; 11: 3708. doi: 10.1038/s41467-020-17530-9

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