科學(xué)家近日發(fā)明了一種新方法，能夠豐富果蠅和哺乳動(dòng)物中轉(zhuǎn)基因表達(dá)、世系追蹤和基因功能嵌合體分析的手段。相關(guān)論文發(fā)表于《細(xì)胞》（Cell）雜志。

機(jī)體組織包含了從特定前體產(chǎn)生的不同類細(xì)胞。要理解復(fù)雜的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)，就需要一種方法對(duì)細(xì)胞各個(gè)部分從產(chǎn)生到分化整個(gè)過(guò)程進(jìn)行標(biāo)記和精確的調(diào)控。最有效和通用的方法是利用基因工程手段獲得的、表達(dá)可以被人為控制的轉(zhuǎn)殖基因。雙元表達(dá)系統(tǒng)是其中一個(gè)途徑，它能夠很好地控制轉(zhuǎn)殖基因在模式生物中的表達(dá)。在果蠅中，典型的雙元表達(dá)系統(tǒng)是GAL4-UAS，這個(gè)系統(tǒng)中的酵母轉(zhuǎn)錄因子基因GAL4受特定啟動(dòng)子控制。反過(guò)來(lái)，GAL4可以激活另一個(gè)包含上游活化序列（USA）的外源插入基因。此雙元表達(dá)系統(tǒng)可以進(jìn)一步被GAL4抑制子——GAL80所調(diào)控。

美國(guó)斯坦福大學(xué)的駱利群（Liqun Luo）研究組致力于研究可抑制的雙元表達(dá)系統(tǒng)，以期能夠做為GAL4系統(tǒng)的備選或和其結(jié)合使用。他們?cè)诿姘植阪滄呙梗∟eurospora crassa）中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很好的候選系統(tǒng)，命名為Q系統(tǒng)。Q系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)錄激活子QF。OF能夠結(jié)合它的抑制子QS和特異序列Q-UAS。奎尼酸注入果蠅血液中，能夠抑制QS的活性，這是在另一水平控制轉(zhuǎn)基因表達(dá)。盡管其他的雙元表達(dá)系統(tǒng)都能夠達(dá)到相同的調(diào)控水平，“但是Q系統(tǒng)集聚了所有的特點(diǎn)”，駱利群解釋說(shuō)。

GAL4系統(tǒng)常見(jiàn)的應(yīng)用是利用MARCM技術(shù)建立鑲嵌型動(dòng)物細(xì)胞體系。利用MARCM技術(shù)，某個(gè)細(xì)胞分裂伴隨著其子細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄抑制子的消失，結(jié)果是細(xì)胞標(biāo)記物的表達(dá)完全在這個(gè)細(xì)胞以及它的后代中表達(dá)。MARCM廣泛用于世系分析，神經(jīng)回路追蹤，高分辨率的基因功能鑲嵌型分析。駱利群研究組也是MARCM發(fā)明者，現(xiàn)在基于Q系統(tǒng)的MARCM技術(shù)能夠和GAL4-MARCM一起使用，獨(dú)立地標(biāo)記和調(diào)控細(xì)胞中的兩部分，并可以研究細(xì)胞間的互作。使用這種“成對(duì)MARCM”方法，駱利群研究組跟蹤了果蠅世系和果蠅嗅覺(jué)系統(tǒng)和翅膀成蟲(chóng)盤中的細(xì)胞分裂模式。他們認(rèn)為有機(jī)地結(jié)合這兩種雙元表達(dá)系統(tǒng)得到了一套新的表達(dá)模式，使得能夠?qū)μ厥饧?xì)胞進(jìn)行遺傳研究。

毫無(wú)疑問(wèn)，GAL4系統(tǒng)一個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)是它能夠通過(guò)果蠅群體產(chǎn)生幾千GAL4果蠅系控制許多細(xì)胞類型。同樣，更大群體應(yīng)該產(chǎn)生出大量的具有不同表達(dá)模式的QF系。眼下Q系統(tǒng)的局限性在于不能夠建立普遍適用的表達(dá)QF的轉(zhuǎn)基因果蠅。Q系統(tǒng)也可以應(yīng)用于哺乳動(dòng)物系統(tǒng)。下一步工作將會(huì)研究這種工具在小鼠、蠕蟲(chóng)和斑馬魚轉(zhuǎn)基因中的應(yīng)用。