#影响基因表达的操作,过表达,敲低,敲除。#
- 转入额外基因表达载体,载体里面有一个强的启动子,可以使得后面目的基因高水平表达就是过表达。
- 敲除转入额外基因表达载体,导致后面基因无法表达。
- 敲低并不让基因消失,让基因不能翻译,mRNA不能翻译。
2种完成消除的技术
CRISPR
CRISPR-Cas9 来自于自然界里面的一个现象,细菌免疫功能(避免被噬菌体的侵染)。
细菌察觉到噬菌体DNA,插入这段DNA到自己的基因组里面去,clustered regulatory interspace short palestromic回文的(前后重复的意思)repeats (CRISPR区域)
CRISPR区域主要有3个区域组成
前导序列(启动子)重复序列(细菌自己的序列)和间隔序列(病毒的序列)(重复和间隔交替)
相当于细菌的自己的病毒库
CRPSPR这个DNA序列上游还有一系列的DNA序列,上面有很多基因,一系列都叫Cas基因,crispr associated gene,产生的蛋白质可以查找CRISPR这个序列到底存储了哪些病毒的DNA,这些蛋白质就针对这些DNA把病毒的产物给清楚掉,一些基因组和RNA啥的,CAS有很多种,有可能这些还一起干活。
CAS9是最好用的,一个蛋白质身兼多职,完成序列结合,把基因组切掉。
crispr cas9工作原理
前导序列可以让后面序列表达出来,会产生一个表达产物,这个表达产物最终经过一些加工,得到sgRNA,single(只有一段间隔序列)guide,可以引导后面的cas蛋白质去切除病毒的DNA。很多噬菌体遗传物质是DNA,sgRNA+Cas组成核酸蛋白质复合体,可以识别特定病毒DNA。sgRNA和病毒DNA是互配的完成特异性识别,cas9会识别他要接下来要切下来的DNA的某一段,并不是任何序列都能切。eg。识别PAM序列(proto spacer adjacent motif),NGG,只要有两个G,cas9就能坐过去了,这个时候就能完成复合体和病毒DNA的结合。
病毒DNA切掉之后就被消灭掉了,因为没有修复机制,但是人类有修复机制。
人怎么操作,去组学数据库里查你要敲的这段DNA,设计一个互配的sgRNA,构建一个表达zhili,zhili转入到宿主细胞里去,再转入一个zhili可以表达cas9的基因,两个zhili共同转录就有了有这个复合体的系统了,但不管是细菌还是真核细胞都有修复方式,其中一个就是非同源末端的链接,染色体被切一下断成两段都不稳定,细胞只能舍弃一些不重要的,所以可能去找同源染色体,但是太慢了,有个临时的紧急的不是很好但是能解决问题的方法,就是两段随便一连,中间就缺了一块。
Cre-LoxP
loxP是个DNA序列,cre是个重组酶。
自然界是从噬菌体里面来的,P1噬菌体功能:在侵染了细菌之后把自己的基因组整合到细菌的基因组里面去,用loxP位点去把宿主里和loxP长得像的区域,利用cre这个酶重组到了细菌里面去,跟着宿主一起去复制,噬菌体这时处于一个溶源状态,随着宿主一起去复制,如果宿主环境不好,感觉快挂了,病毒就赶快换地儿又从宿主DNA上用cre切下来产生子代病毒,拖出来再裂解掉,就产生传播。
cre重组酶对loxP之间的加工(咋加工没看到)
研究基因功能和基因表达,有些基因功能太强大以至于敲除这个基因细胞就活不了,有些基因的表达产物是细胞生存必须的。某些组织说不定可以,找一些组织特异性基因,奢侈基因启动子。
一般说突变就是功能丧失的突变,突变和过表达对应。
用组学(组学就是大量的),比如cre loxP把序列换掉,做一个sequence,sequence 同源 target到target gene,和要换成的标记基因(比如荧光),和二维码barcode。
PCR扩增出来知道标的哪个二维码就知道敲的哪个基因了。出来的量多(丰度多)就是敲了没什么影响。
转基因动物就是在囊胚的时候转进去。
RNA interference 基因敲低
真核细胞免疫用RNAi
怎么完成免疫?外源基因(病毒)来了细胞里面之后侵入到宿主的基因组里,可以产生一些double strand RNA,真核细胞一看就知道是外来的(dsRNA连细菌都不会产生这个东西),dicer 核酸酶,把双链切 了,产生了一个21个 nt的核苷酸残基,这么大的一个RNA,叫siRNA,siRNA接下来和一些蛋白质复合,产生蛋白质复合物叫RISC RNA indiced silence complex,这个复合物是一个带着RISC核苷酸和蛋白质,RISC可以识别细胞里面互配的mRNA ,然后把mRNA降解掉,不让它完成转录表达。
真核细胞有时候故意产生一些miRNA和蛋白形成RISC复合物,完成真核细胞一些自身一些基因的mRNA清除,所以是真核细胞自己调控自己的方式。
怎么敲低,你人工合成siRNA,然后RNA和细胞共同fuyu或者转入细胞。最开始在线虫里面发现的,线虫吃大肠杆菌,然后细菌的RNA整合到了线虫让它不能繁殖。
shRNA (short hairpin RNA)
单链但是长成了双链,中间序列互补配对,人为把产生这样RNA的zhili转到细胞里,细胞产生双链RNA当成病毒,切成siRNA变成RISC就可以完成基因敲低了。