One-Two Punch Knocks Out Fly Genes

One-Two Punch Knocks Out Fly Genes
One-Two Punch Knocks Out Fly Genes
Anonim

Csak néhány hónappal azután, hogy a tudósok dekódolták a Drosophila (gyümölcslégy) genom teljes szekvenciáját, az Országos Általános Orvostudományi Intézet által finanszírozott biológuspáros újabb jelentős mérföldkövet ért el: a gyümölcslégy "kiütésének" képességét. gének.

"Ez az, amit a Drosophila tudósai 20 éve meg akartak tenni" - mondta Dr. Kent Golic, a Utah-i Egyetem munkatársa, aki az eredményeket a Science június 16-i számában publikálta Dr. Yikang Rong posztdoktori munkatársával együtt..

Az úgynevezett "kiütéses" technológia egy hatékony laboratóriumi módszer, amelyet rutinszerűen alkalmaznak bizonyos más modellrendszerekkel, például élesztővel és egerekkel dolgozó tudósok.A technológia azonban nagyon hiányzott világszerte több ezer kutatónak, akik gyümölcslegyeket használnak kutatási eszközként a növények és állatok, köztük az emberek biológiájának rejtélyeinek feltárására.

Az új technika lehetővé teszi a légykutatók számára, hogy szétszedjék a gyümölcslégy genomjában található 13 601 gén funkcióit. Fontos génjei révén a Nature kitűnő gazdaságossági érzékről tett tanúbizonyságot: a 289 emberi gén közül 177-nek, amelyekről ismert, hogy „hibásan írják” megbetegedéseket okoznak az emberekben, közvetlen megfelelői vannak a légyben.

A légygenetikusok évtizedek óta keresztezték a legyek törzseit, hogy tanulmányozzák génjeiket. Eddig azonban a tudósok nem tudták megcélozni egy adott légygént a gén letiltásával vagy „mutációjával”.

Az új munkának köszönhetően ezek a tudósok most ezt teszik.

Dr. Golic szerint a légygének kiiktatása korántsem volt biztos. "Egyáltalán nem volt világos, hogy ez működni fog… azon kapkodtuk a fejünket, hogyan találjunk pénzt ezekre a kísérletekre" - mondta.

Dr. Golic pénze egy speciális NIGMS finanszírozási programból származott, amely a "nagy kockázatú, nagy hatású" támogatásokat vagy R21-et, ahogy a NIGMS-nél hívják. Az R21 által finanszírozott kutatási projektek olyan magas kockázatú kísérleteket foglalnak magukban, amelyek gyakran kevés alátámasztó adattal rendelkeznek, de ha sikeresek, jelentős tudományos eredményük lenne.

Dr. Paul Wolfe, a NIGMS molekuláris biológusa szerint A gyümölcslégy gének kiiktatása megfelel a célnak. "Ez a sikeres R21 kiváló példája" - mondta.

Ez az egyik oka annak, hogy a légykutató közösség olyan sokáig nélkülözi a knock-out technológiát – tette hozzá Dr. Wolfe. "Senki sem akart belevágni és kockáztatni" - mondta. "Kent Golic megtette, és működött."

Knocking Fly Genes Around

A kutatók jellemzően kiütéses technológiát alkalmaznak olyan "mutáns" organizmusok létrehozására, amelyek egy adott gén hibásan írt, ezért inaktív változatát tartalmazzák, amely befolyásolja a viselkedést vagy más jellemzőket, például a szőrzet színét.A módszer lehetővé teszi a kutatóknak, hogy lássák, mi történik, ha a gén hiányzik.

De Dr. Golic technikája mindkét irányba haladhat – módszere a hibás gének kijavítására is használható, vagy „beütheti őket”, ha egy hibás gént helyesen írt génre cserél. Ez a génterápia alapjául szolgáló alapelv – az a képesség, hogy megszabaduljunk egy gén „rossz” másolatától, és helyettesítsük azt a „helyes” másolattal.

Valójában ez az, amit Drs. Golic és Rong a gyümölcslegyekkel foglalkozott, a "sárgának" nevezett légytestszín génnel dolgoztak. A két tudós halvány színű legyek egy könnyen felismerhető törzsét vette át, amelyekről ismert, hogy a testszín génben elírásuk van, ami barnás-fekete árnyalatot ad a normál legyeknek. Céljuk az volt, hogy bebizonyítsák, hogy módszerük könnyen használható gének cseréjére, a testszín gén megfelelő változatának „beütésével”, amely a mutáns legyeket ismét barnává varázsolja.

Dr. Golic és Rong knock-out/in technikája egy közös molekuláris szálon múlik, amely áthalad a biológiai birodalmon: a DNS töredezett részei nem lógnak sokáig – gyorsan „rekombinálódnak”, vagy visszavarródnak a genomba.

Dr. Rong kihasználta a legyek molekuláris páncéljának ezt a rését, azzal az érveléssel, hogy ha szándékosan elő tudná hozni a "sárga" testszín gén hibamentes változatát, amely törött végeket tartalmazna, akkor ez a normál gén rekombinálná, és felváltaná a szinte azonos mutáns változatot. ugyanaz a testszín gén, amely a legyek DNS-ében található. Ez könnyen megtörténik, mert csak az azonos (vagy csaknem azonos) szekvenciájú gének ismerik fel egymást, hogy automatikusan rekombinálódjanak, és hatékonyan helyet cseréljenek egymással.

A testszín gén megfelelő változatának „beütésére” – és a sárga legyek normál barnájára való visszaállítására – Dr. Golic és Rong a testszín gén normál, hibamentes változatát vették át, és kissé módosították a beütési eljáráshoz.

Az egyetlen dolog, ami különbözik a normál testszín géntől, hogy Drs. A Golic és a Rong molekuláris "levágási utasítások" jelenlétét használta, amelyek lehetővé tették a gén levágását egy speciális enzimpárral, amelyeket a kutatók a legyekbe is beépítettek.

A csapat ezután a gént a legyek tesztcsoportjába juttatta.

Az általuk használt stratégia – a légykutatók körében szokásos – véletlenszerűen helyezi a gént a legyek kromoszómáiba, ami a gének legyekbe történő bejuttatásának jelenlegi módszerének hátránya. Ez a kulcsfontosságú korlát a múltban akadályozta a légykutatókat, mivel nem teszi lehetővé a gének cseréjét, csak továbbiak hozzáadását – és nem egy adott helyen.

Dr. Golic és Rong ezután ugyanazon legyekbe vezette be a szükséges molekuláris varróeszközök előállításához szükséges utasításokat: két különböző pár genetikai "ollót". Ezek egyike kivágja a beillesztett gént a legyek DNS-én belüli véletlenszerű helyéről, majd körbe varrja a gént. Egy másik ollót arra terveztek, hogy levágja ezt a DNS-kört, ami "szakadt" végeket eredményez. Az olló feletti irányítás érdekében a csapat megalkotta az olló génjét, hogy az egy rövid hőimpulzus (úgynevezett hősokk) után bekapcsolható legyen.

A rossz testszín gén helyettesítéséhez a megfelelőre, Drs. Golic és Rong felmelegítették a legyeket, bekapcsolták a molekulaollót, és elindították a vágási események sorozatát, amely a normál testszín gén DNS-ének egy pár törött végében csúcsosodott ki. A legyek sejtrendszere gyorsan reagált, és a törött végű gént a légygenomba varrta, és a gén korábbi, rossz másolatát a laboratóriumilag tervezett helyes változatra cserélte.

Voila – a legyek következő generációja, amely a testszín gén normál változatát tartalmazza, barnára vált.

Ugyanez a stratégia természetesen ugyanilyen könnyen megfordítható, így a légykutatók olyan mutáns legyeket hozhatnak létre, amelyek egyetlen rossz kópiát tartalmaznak – a megfelelő másolat helyettesítésére tervezve – bármely vizsgálni kívánt génből. Ez a megközelítés lehetővé teszi a tudósok számára, hogy meghatározzák azon gének funkcióit, amelyek szekvenciája önmagában ismert – és ezek alkotják a légygének túlnyomó többségét.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei