1992年Goseen等人成功的利用原核基因調控元件構建了四環(huán)素(tetracycline,Tet)真核細胞基因調控表達系統(tǒng)。目前,此系統(tǒng)已被廣泛應用于基因功能和基因治療領域的研究。
1.四環(huán)素調控表達系統(tǒng)的基本原理
Tet調控表達系統(tǒng)通過誘導藥物(如四環(huán)素和強力霉素等)改變調控蛋白的構象,從而達到調控目標蛋白表達的目的。
Tet調控基因表達系統(tǒng)是以大腸桿菌Tn10轉座子上Tet抗性操縱子為基礎而建立的。Tet阻遏蛋白(Tet repressor protein, TetR)與Tet操縱子(Tet operator, TetO)能夠特異性結合。當無誘導藥物存在時,TetR會與TetO結合,從而阻斷下游耐藥基因的表達;當有誘導藥物存在時,TetR的構象會發(fā)生改變,并從TetO上脫離下來,使下游耐藥基因得以表達,細菌從而獲得耐藥性。
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2. Tet-on調控系統(tǒng)
利用TetR和TetO特異性結合的特點,多種類型的Tet調控系統(tǒng)逐漸發(fā)展起來。其中,應用較廣泛的為Tet-on激活型系統(tǒng)。
Tet-on系統(tǒng)由調節(jié)表達載體和反應表達載體組成。調節(jié)表達載體包含一個人巨細胞病毒早期啟動子(PhCMV)和反義Tet轉錄活化因子(reverse tetracycline transcriptional activator,rtTA)。其中rtTA由反義TetR(reverse TetR, rTetR)和單純皰疹病毒(HSV)VP16 蛋白C端的一段轉錄激活區(qū)域融合而成。反應表達載體由Tet應答元件(Tet-responsive element, TRE)、CMV啟動子(minimal CMV promoter, PminCMV)及目的基因組成。其中TRE是7個重復的TetO序列。
Tet-on原理:
rtTA是由tTA突變4個氨基酸形成,它的表型與tTA相反。生理條件下,rtTA與TRE不結合,由于PminCMV缺少增強子,因此目的基因不表達;給于DOX后,DOX與rtTA的結合體與TRE結合,從而啟動基因表達。
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Tet-off原理:
Tet轉錄活化因子(tetracycline transcriptional activator, tTA)是由TetR的1-207個氨基酸和單純皰疹病毒VP16激活結構域的C端127個氨基酸組成。VP16的增加使得TetR由轉錄抑制因子變?yōu)檗D錄激活因子。生理條件下,tTA主動與TRE結合,啟動基因表達;若給于DOX后,DOX與tTA的結合體與TRE解離,從而抑制基因表達。
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3. Tet-on調控系統(tǒng)的優(yōu)勢
Tet-on調控系統(tǒng)集高效率、精準、安全、可逆性四大特點。
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4. 維真Tet-on/off服務項目
Tet-on表達調控系統(tǒng)是當前應用更為廣泛的四環(huán)素調控系統(tǒng),所以下面小V將以Tet-on為例對維真可做的服務項目進行簡單介紹。
維真生物現(xiàn)有多種Tet-on表達調控載體,并能根據(jù)客戶需要包裝成teton的腺病毒、慢病毒和腺相關病毒。目前維真使用的是第三代技術(TRE3G)。第三代技術相比于前兩代技術來說,背景更低,藥物敏感度也更高。