2006倍受关注的三种基因表达技术

　　

生物通编者按：细胞中基因不断进行转录与翻译，产生蛋白质，完成机体的各种生命活动，这一基因表达的过程是生物学家一直以来研究的热点，而重组基因表达也成为了分子生物学研究中发展最迅速的领域，2002年人类基因组计划基本完成，数千个序列被获知，但是生成表达产物的目的仍将是一个难以理解的谜，因此为了确定基因产物结构和功能， 探索基因，我们需要更高效的基因表达技术。

来自爱达荷州州立大学，现为《The Scientist》杂志专栏作者的Jeffrey M. Perkel以其专业水平提出了在2006年倍受关注的三种基因表达技术，这些技术能够被应用到生物技术公司的试剂盒中去。

首先提到的就是一种针对蛋白稳定性的药物诱导表达系统，这一技术来自斯坦福大学的研究人员Tom Wandless，他发觉了在蛋白水平没有一种很好的调控系统，为了更好的研究，因此他自己发明了一种。Wandless系统的核心就在于一种突变的FKBP12蛋白，这种蛋白一旦表达出来就会立即被降解，除非能结合到一种小分子配体（ligand）：Shield-1上。Wandless表示，“这种新的技术能够使得研究人员可以利用小分子调控任何兴趣蛋白的表达水平”，“我们可以直接靶定蛋白（而不是DNA或者RNA），因此可以比转录开关机制研究（transcriptional switches）或者RNAi技术快许多，除此之外，这种技术也与剂量有关（dose-dependent），因此这一系统随着配体浓度变化可以调控表达水平。”

Wandless和他的团队将26种不同的蛋白融合到了所谓的失稳定位点（destabilization domain）上，并且将这一系统应用到了活体动物实验上，“我们希望这一系统在体内也可采用”，Wandless表示斯坦福技术许可办公室正在与几家公司商讨将这一系统商业化，但他也表示愿意将这一系统给任何问他索取的研究人员。

另外一项技术来自瑞士理工学院（the Swiss Institute of Technology)的Didier Trono和Patrick Aebischer，这也是一种药物诱导基因表达系统，Whereas Wandless的方法主要是关注蛋白的稳定性，而这一项技术则基于染色体修改，Trono说，“这是一种能通过表观遗传（epigenetics）来调控任何启动子的药物管理系统。”

这一系统简而言之就是一种一种腺病毒载体，其中包含了许多四环素抑制子结合结构域算，一个转基因，和一个称为TRKRA的调控蛋白－－the tetracycline repressor to a Kruppel-associated box domain的缩写，即将四环素抑制子融合到一个Kruppel相关盒结构域，TRKRAB可以捕获组蛋白的DNA去乙酰转移酶和甲基化酶，将其转换为异染色质（2kb或3kb），研究人员建立了两个系统，一个是在四环素存在的情况下起作用，一个在没有四环素的情况下起作用。

Trono解释道，这一系统无论在细胞培养物，干细胞还是体内，都可以阻断II或III聚合酶启动子的转录，因此可以进行药物控制RNA干扰研究。同时不像标准的tet-based调控系统，这个系统不需要启动子修饰，“因此也更加灵活”。Trono对这一技术还没有更加具体的商业化计划，他将这一试剂给了许多同事，但是研究人员可以从Addgene公司购买（$45-$65/ plasmid）。

最后一项技术来自加州大学圣地亚哥分校的分子生物学的James Kadonaga，他的技术就是一项新的启动子。“核心”启动子大约80个核苷，包含了RNA启动位点（能指导Pol II转录起始），Kadonaga花费了大约15年来让它们tick，Kadonaga表示，“我们想，我们拥有所有的这些重要的motif，那么如果我们将这些都放进一个核心启动子中会如何呢？是否就能得到一个超启动子呢？”因此他们这样做了，也得到了一个超core promoter：SCP1，这个启动子是目前最强的一个启动子，能比腺病毒主要late-core启动子，或者巨细胞病毒（cytomegaloviru）early-core 启动子效率高5到10倍。

Kadonaga继续介绍道，SCP1已证明在任何需要扩大蛋白表达的地方都是有效的，加州大学已为这一发明申请了专利，并正在寻找商业化的机会，“几家主要的公司已表示了极大的兴趣”，但是Kadonaga不愿透露公司名称。
（生物通张迪编译）

参考文献：

1. L.A. Banaszynski et al., "A rapid, reversible, and tunable method to regulate protein function in living cells using synthetic small molecules," Cell, 126:995-1004, Sept. 8, 2006. | [PubMed]

2. J. Szulc et al., "A versatile tool for conditional gene expression and knockdown," Nat Methods, 3:109-16, February 2006. | [PubMed]

3. T. Juven-Gershon et al., "Rational design of a super core promoter that enhances gene expression," Nat Methods, 3:917-22, November 2006. | [PubMed]