Jump to content

Рекомбинация FLP-FRT

(Перенаправлено из рекомбинации FLP-FRT )
Специфичная для сайта рекомбиназа FLP
Идентификаторы
Организм Saccharomyces cerevisiae
Символ FLP1
Uniprot P03870
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

В генетике FRT FLP- является рекомбинация технологией рекомбинации, направленной на участок , все чаще используемой для манипулирования ДНК организма в контролируемых условиях in vivo . Он аналогичен Cre- Lox рекомбинации , но включает в себя рекомбинацию последовательностей между короткометражными целевыми мишенями ( FRT ) с помощью рекомбиназы Flippase ( FLP ), полученной из плазмиды 2 мкл плазмиды дрожжей Baker Saccharomyces cerevisiae .

Последовательность минимального сайта FRT 34BP имеет последовательность

5' GAAGTTCCTATTC TCTAGAAA GAAGGAACTTC 3'

для которого Flippase (FLP) связывается с обоими 5-б.п. 5'-Gaagttcctattc-3 'руками, фланкирующими спейсер 8 п.н., то есть специфическая для сайта рекомбинация (область кроссовера) в обратной ориентации. Расщепление FRT происходит прямо впереди из асимметричной области ядра 8BP ( 5' Tctagaaa 3' ) на верхней части и за этой последовательности на нижней части. [ 1 ] Существует несколько вариантов сайтов FRT , но рекомбинация обычно может происходить только между двумя идентичными FRT не среди неидентичных («гетероспецифических») S, но, как правило , . [ 2 ] [ 3 ]

Биологическая функция

[ редактировать ]

У дрожжей этот корректирующий фермент уменьшается в 2 мкл -плазмидном количестве, вызванном редкими событиями неудачника. Это происходит путем вызывания рекомбинации между двумя перевернутыми повторениями на плазмиде 2 мкл во время репликации ДНК . Это изменяет направление одной репликации вилки, вызывая несколько раундов копирования за одну инициацию. [ 4 ]

Мутации последовательности сайта FRT

[ редактировать ]

Senecoff et al. (1987) исследовали, как нуклеотидные замены в FRT влияли на эффективность FLP-опосредованной рекомбинации. Авторы индуцировали замены основания в одном или обоих участках FRT и проверили концентрацию FLP, необходимую для наблюдения специфических для сайтов рекомбинаций. Каждое основание было выполнено на каждом из тринадцати нуклеотидов в сайте FRT (пример G, T, T и C). Во -первых, авторы показали, что большинство мутаций в последовательности FRT вызывают минимальные эффекты, если присутствует только в одном из двух сайтов. Если мутации происходили в обоих участках, эффективность FLP значительно снижается. Во-вторых, авторы предоставили данные, для которых нуклеотиды наиболее важны для связывания FLP и эффективности специфической для сайта рекомбинации. Если первый нуклеотид в обоих сайтах FRT заменяется цитозином (G до C), третий нуклеотид заменяется тимином (A до T) или седьмым нуклеотидом заменяется аденозином (G на A), затем Эффективность FLP-опосредованной сайт-специфической рекомбинации снижается более чем в 100 раз. [ 5 ] В то время как базовая замена любого из вышеупомянутых нуклеотидов только в одном из участков FRT привела к десятикратному, десятикратному и пятикратному снижению эффективности соответственно. [ 5 ]

Базовые замены в капитализированных нуклеотидах привели к наибольшему снижению FLP-опосредованной сайт-специфической рекомбинации (мутант wildtype x и мутант x-мутант):

5' Gaataggaacttc 3' [ 5 ]

Многие доступные конструкции включают в себя дополнительные последовательности рук (5'- GAAGTTCCTATTCC -3 ') Одна пара оснований вдали от восходящего элемента и в той же ориентации:

5' GAAGTTCCTATTC C GAAGTTCCTATTC TCTAGAAA G T ATAGGAACTTC 3'

Этот сегмент является незаконным для удаления, но необходимо для интеграции, включая обмен кассетами, опосредованным рекомбиназой . [ 6 ]

Поскольку активность рекомбинации может быть нацелена на выбранную орган, или низкий уровень рекомбинационной активности может быть использован для постоянного изменения ДНК только подмножества клеток, FLP- FRT может использоваться для построения генетических мозаиков в многоклеточных организмах. Используя эту технологию , потеря или изменение гена могут быть изучены в данном целевом органе, представляющем интерес, даже в тех случаях, когда экспериментальные животные не выживут в потере этого гена в других органах ( пространственный контроль ). Эффект изменения гена также может быть изучен с течением времени, используя индуцибельный промотор для запуска активности рекомбинации в конце развития ( временный контроль ) - это предотвращает изменение.

Биохимическая структура FLP и механизм действия

[ редактировать ]

Биохимически релевантная структура и активный сайт

[ редактировать ]

Белок FLP, очень похожий на CRE, представляет собой специфическую рекомбиназу для семейства тирозина. [ 7 ] Это семейство рекомбиназ выполняет свою функцию с помощью механизма топоизомеразы типа IB, вызывающего рекомбинацию двух отдельных цепей ДНК. [ 7 ] Рекомбинация осуществляется повторным двухэтапным процессом. Первоначальный шаг вызывает создание промежуточного соединения Holliday Junction . Второй шаг способствует результирующей рекомбинации двух дополнительных прядей. Как предполагает их фамилия, высоко консервативный тирозиновый нуклеофил расщепляет пряди ДНК. [ 7 ] Нуклеофильные свойства тирозинового атаки и связываются с 3'-фосфатом в точке расщепления ДНК. [ 7 ] Полученная 5'-гидроксильная группа расщепленной ДНК действует как нуклеофил и атакует 3'-фосфат на дополнительно расщепленную цепь ДНК, что приводит к успешной рекомбинации. [ 7 ] За пределами остатка тирозина существует консервативный каталитический пентад. Этот пентад состоит из лизина (лиса), двух аргининов (ARG I и II), гистидина (HIS-II) и гистидина/триптофана (HIS/TRP-III), который включает обязательный и высоко консервативный созвездие Остатки для активного участка FLP и CRE (вместе с другими IB -топ -топомеразами). [ 7 ] Эти другие остатки имеют решающее значение для правильной ориентации связывания и позиционирования FLP на цепях ДНК.

Применение FLP-опосредованного сайта рекомбинации

[ редактировать ]

Начальные проблемы

[ редактировать ]

Термолетность

[ редактировать ]

Первоначальное применение рекомбиназы FLP-FRT не работало у млекопитающих. Белок FLP был термолабильным (денатурирован при повышенных температурах) и, следовательно, не был полезен в модели млекопитающих из -за повышенных температур тела этих модельных систем. Однако из-за патентов и ограничений на использование рекомбинации Cre-Lox был получен большой интерес для получения более термостабильной кассеты FLP-FRT. Некоторые из первых результатов были получены Buchholz et al. (1997), используя циклический мутагенез в Escherichia coli . В своем исследовании авторы трансфицировали E. coli Cells двумя плазмидами: один кодирует случайно мутированные белки FLP ниже по течению от арабинозного промотора, а другой, содержащий промотор гена Lacz в кассете FRT. E. coli выращивали на арабинозное пластины при 37 ° C и 40 ° C, и если рекомбинация произошла, экспрессия LACZ будет ослаблена, а колонии будут казаться белыми. Белые колонии были отобраны из каждого поколения и выращивали на новых арабинозных тарелках при одинаковых предыдущих температурах в течение восьми поколений. [ 8 ] После того, как рекомбинация была подтверждена вестерн-блоттингом, и мутированные гены FLP были секвенированы, этот -восьмого поколения белок FLP (FLPE) трансфицировали в культуру клеток млекопитающих, и была подтверждена рекомбинация в клетках млекопитающих. [ 8 ] Этот вариант FLP имеет только 4 аминокислотных замены: P2S, L33S, Y108N и S294P.

Поколение генетической мозаики

[ редактировать ]

Генетический мозаицизм происходит в организме, когда подобные типы клеток экспрессируют различные фенотипы из -за разнородных генотипов в специфических локусах. Проще говоря, это происходит, когда один организм содержит разные генотипы, которые обычно редки в природе. Тем не менее, это может быть легко (и проблематично) создано с использованием рекомбинации FLP-FRT. Если в ячейке присутствуют два разных сайта FRT, а FLP присутствует в соответствующих концентрациях, кассета FRT будет продолжать иссекать и вставлять между двумя сайтами FRT. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока белки FLP не упадут ниже необходимых концентраций, приводящих к клеткам в организме, обладающих различными генотипами. [ 9 ] Это было замечено от фруктовых мух к мышам и неизбирательно против специфических хромосом (соматический и пол) или типов клеток (соматическая и зародышевая линия). [ 9 ] [ 10 ]

Определение клеточных линий

[ редактировать ]

До публикации Dymecki et al . (1998), рекомбиназа CRE была использована для картирования клеточного фарта нейрональных предшественников у мышей с использованием промотора EN2 . [ 11 ] Таким образом, авторы Dymecki et al . (1998) предположили, что FLP -рекомбиназа может быть использована аналогичным образом с аналогичной эффективностью, что и рекомбиназа CRE у мышей. Авторы создали две трансгенные линии мыши: линия слияния нейронала Wnt1 :: FLP и линия, которая обладала кассетой FRT, фланкирующей 18 -й экзон TM1CWR . [ 9 ] Авторы выбрали этот экзон для удаления, потому что, если он вырезан, его приводит к нулевому фенотипу. Авторы пережили две линии и позволили потомству достичь взрослой жизни до того, как потомство было принесено в жертву. Экстракцию РНК проводили на нейрональной, мышечной, кишечной и хвостовой ткани. ПЦР с обратной транскрипцией и северный блоттинг подтвердили удаление 18-го экзона TM1CWR в ткани мозга и умеренно в мышечной ткани (из-за клеток ScWhann в мышце). Как и ожидалось, удаление не было замечено в других тканях. Авторы увидели равную, если не лучше, эффективность рекомбиназы FLP при определении клеточного фарта, чем CRE-рекомбиназа.

В Drosophila melanogaster (фруктовая муха)

[ редактировать ]

На сегодняшний день FLP -рекомбиназа использовалась много раз в D. melanogaster. Сравнение рекомбиназы FLP с рекомбиназой CRE у D. melanogaster было опубликовано Frickenhaus et al. (2015) [ 12 ] Полем Авторы Frickenhaus et al. (2015) имел двукратную цель: охарактеризовать и сравнить эффективность рекомбиназы FLP «нокаута» с рекомбиназой «нокаута» и нокдауна RNAi и выявить функцию Cabeza (CAZ), ортолога Fly to Fus ,, в нейронах и мышечной ткани D. melanogaster . FUS был сильно вовлечен в амиотрофический боковой склероз (ALS) и лобно -височная деменция у людей [ 12 ] Полем Авторы использовали систему ELAV -GAL4 /UAS -FLP или CRE для экспрессии рекомбиназы специально в нейронах и системе MEF2 -GAL4/UAS -FLP или CRE, чтобы экспрессировать ее специфически в мышцах. [ 12 ] Авторы приходят к выводу, что инструмент «нокаута» FLP-рекомбиназы более эффективен, чем RNAI и CRE-рекомбиназа, с целью выбивания специфических генов в определенных тканях или клеточных линиях из-за отсутствия протекающей экспрессии, наблюдаемой в обоих белках CRE и транскрипт RNAI. Кроме того, авторы стали свидетелями токсичности для белка CRE, который не наблюдается с белком FLP. [ 12 ]

В Danio Back (Zebraph)

[ редактировать ]

Эффективность системы рекомбиназы FLPE оценивали у рыбок данио Wong et al . (2009). [ 13 ] Эмбрионы, которые были гемизиготными для FRT-борьбы с усиленным зеленым флуоресцентным белком (EGFP) вниз по течению от мышечного промотора, вводили белком FLPE. Без FLPE эти эмбрии должны экспрессировать EGFP во всех мышечных тканях, и при пересечении цепи дикого типа, 50% полученного потомства также должен экспрессировать EGFP в мышечной ткани. Эмбриаты, вводимые FLPE, имели значительно сниженную экспрессию EGFP в мышечной ткани, и наблюдался также мозаицизм. [ 13 ] Когда эти эмбрии достигли взрослой жизни, они спарились с штаммом дикого типа, и полученные сцепления имели значительно меньшее потомство, которое экспрессировало EGFP в мышечной ткани (0-4%). [ 13 ] Эти результаты показывают, что не только FLPE очень эффективен в соматических клетках, но также очень эффективен в зародышевой линии рыбок данио.

В растениях

[ редактировать ]

Создание «фитосенсоров» или «Стражи» в Arabidopsis Thaliana и Tobacco

[ редактировать ]

Фитосенсоры - это генетически модифицированные растения, которые могут сообщать о наличии биотических или абиотических загрязнений. [ 14 ] Производство этих инженерных заводов имеет большие сельскохозяйственные и лабораторные обещания. Тем не менее, создание соответствующего репортерного вектора показал проблематичным. Цис -регуляторные элементы играют важную роль в активации транскрипции генов у растений, и многие из них не совсем понятны. Многие фитосенсоры либо в рамках экспрессируют свои репортерные гены, либо сообщают о ложных позитивах из-за синтетических промоторов. [ 14 ] Авторы Rao et al. (2010) использовали инструмент рекомбиназы FLP для производства высокоэффективных фитосенсоров. Авторы использовали промотор теплового шока, чтобы индуцировать производство FLP, в то время как вектор FRT-флунков отделял промотор CAMV 35S от гена бета-глюкуронидазы (GUS). Когда растения подвергались воздействию теплового шока, индукция FLP приводила к удалению вектора FRT-фланка, эффективно перемещая ген GUS непосредственно вниз по течению от промотора CAMV 35S. Активация GUS привела к тому, что листья растений переходили с зеленого на синий; Таким образом, фитосенсор эффективно сообщил о стрессе для модельной системы! [ 14 ]

С Cre-Recombinase

[ редактировать ]

Производство системы экспрессии для индуцируемой индуцируемой miRNA (GRIM)

[ редактировать ]

РНК -интерференция (RNAi) вызвало сдвиг парадигмы в экспрессии генов и потенциальных нокаутов генов у эукариот. До производства системы мрачной экспрессии создание векторов RNAi было дорогим и трудоемким. Векторы были произведены традиционным методом копирования и вставки молекулярного клонирования. [ 15 ] Garwick-Coppens et al . (2011) разработали гораздо более эффективный метод для производства векторов RNAi, в котором экспрессия RNAi может быть выбита с использованием Cre-рекобиназы и нокаутирована с использованием FLP-рекомбиназы. Новая система экспрессии Grim позволяет гораздо быстрее генерировать экспрессирующие векторы, содержащие искусственные конструкции RNAi. [ 15 ] Далее авторы показали, что их система экспрессии довольно эффективно работает в клетках эмбриональных почек человека (HEK), распространенной клеточной линии человека в молекулярных исследованиях.

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ Zhu XD, Sadowski PD (сентябрь 1995 г.). «Зависимое от расщепления лигирование рекомбиназой FLP. Характеристика мутантного белка FLP с изменением каталитической аминокислоты» . Журнал биологической химии . 270 (39): 23044–54. doi : 10.1074/jbc.270.39.23044 . PMID   7559444 .
  2. ^ Schlake T, Bode J (ноябрь 1994 г.). «Использование мутированных сайтов целевого распознавания FLP (FRT) для обмена кассет экспрессии в определенных хромосомных локусах». Биохимия . 33 (43): 12746–51. doi : 10.1021/bi00209a003 . PMID   7947678 .
  3. ^ Туран С., Куэль Дж, Шамбах А., Баум С., Боде Дж (сентябрь 2010 г.). «Мультиплексирование RMCE: универсальные расширения FLP-рекобиназной технологии, опосредованной кассетом». Журнал молекулярной биологии . 402 (1): 52–69. doi : 10.1016/j.jmb.2010.07.015 . PMID   20650281 .
  4. ^ Рейнольдс А.Е., Мюррей А.В., Шостак Дж.В. (октябрь 1987 г.). «Роли 2 -микронных генных продуктов в стабильном поддержании 2 микрон плазмиды Saccharomyces cerevisiae» . Молекулярная и клеточная биология . 7 (10): 3566–73. doi : 10.1128/mcb.7.10.3566 . PMC   368010 . PMID   3316982 .
  5. ^ Подпрыгнуть до: а беременный в Senecoff JF, Rossmeissl PJ, Cox MM (май 1988). «Распознавание ДНК рекомбиназой FLP дрожжей 2 плазмиды MU. Мутационный анализ сайта связывания FLP». Журнал молекулярной биологии . 201 (2): 405–21. doi : 10.1016/0022-2836 (88) 90147-7 . PMID   3047402 .
  6. ^ Turan S, Bode J (декабрь 2011 г.). «Специфичные для сайта рекомбиназы: от геномных модификаций на основе тегов и целей» . FASEB Journal . 25 (12): 4088–107. doi : 10.1096/fj.11-186940 . PMID   21891781 . S2CID   7075677 .
  7. ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и фон Ma Ch, Kwiatek A, Bolusani S, Vozianov Y, Jayaram M (апрель 2007 г.). «Раскрытие скрытых каталитических вкладов консервативного HI/TRP-III в тирозин-рекомбиназах: сборка нового активного участка в рекомбиназе FLP, содержащей аланин в этой позиции» . Журнал молекулярной биологии . 368 (1): 183–96. doi : 10.1016/j.jmb.2007.02.022 . PMC   2002523 . PMID   17367810 .
  8. ^ Подпрыгнуть до: а беременный Буххольц Ф., Энгранд По, Стюарт А.Ф. (июль 1998 г.). «Улучшенные свойства рекомбиназы FLP, развивающиеся путем циклического мутагенеза». Nature Biotechnology . 16 (7): 657–62. doi : 10.1038/nbt0798-657 . PMID   9661200 . S2CID   21298037 .
  9. ^ Подпрыгнуть до: а беременный в Dymecki SM, Tomasiewicz H (сентябрь 1998 г.). «Использование FLP-рекобиназы для характеристики расширения Wnt1-экспрессирующих нервных предшественников у мыши» . Биология развития . 201 (1): 57–65. doi : 10.1006/dbio.1998.8971 . PMID   9733573 .
  10. ^ Голич М.М., Ронг Ю.С., Петерсен Р.Б., Линдквист С.Л., Голик К.Г. (сентябрь 1997 г.). «FLP-опосредованная мобилизация ДНК в специфические сайты-мишени в дрозофиле хромосомы» . Исследование нуклеиновых кислот . 25 (18): 3665–71. doi : 10.1093/nar/25.18.3665 . PMC   146935 . PMID   9278488 .
  11. ^ Zinyk DL, Mercer EH, Harris E, Anderson DJ, Joyner AL (май 1998). «Сопоставление судьбы сужения мыши среднего мозга с использованием специфической для сайта система рекомбинации» (PDF) . Текущая биология . 8 (11): 665–8. Bibcode : 1998cbio .... 8..665z . doi : 10.1016/s0960-9822 (98) 70255-6 . PMID   9635195 .
  12. ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый Frickenhaus M, Wagner M, Mallik M, Catinozzi M, Storkebaum E (март 2015 г.). «Высокоэффективная инактивация генов, специфичная для гена, выявляет ключевую функцию для гомолога Drosophila fus cabeza в нейронах» . Научные отчеты . 5 : 9107. DOI : 10.1038/SREP09107 . PMC   5390904 . PMID   25772687 .
  13. ^ Подпрыгнуть до: а беременный в Wong AC, Draper BW, Van Eenennaam AL (апрель 2011 г.). «Функции FLPE у эмбрионов рыбок данио» . Трансгенные исследования . 20 (2): 409–15. doi : 10.1007/s11248-010-9410-9 . PMC   3051101 . PMID   20552273 .
  14. ^ Подпрыгнуть до: а беременный в Рао М.Р., Мун Х.С., Шенк Т.М., Беккер Д., Мазареи М., Стюарт К.Н. (2010-09-13). «Рекомбинация FLP/FRT от дрожжей: применение двух генной кассетной схемы в качестве индуцибельной системы у растений» . Датчики . 10 (9): 8526–35. Bibcode : 2010senso..10.8526r . doi : 10.3390/s100908526 . PMC   3231192 . PMID   22163670 .
  15. ^ Подпрыгнуть до: а беременный Garwick-Coppens SE, Herman A, Harper SQ (ноябрь 2011 г.). «Конструкция постоянно индуцируемых векторов экспрессии на основе miRNA с использованием сайт-специфических рекомбиназ» . BMC Biotechnology . 11 : 107. DOI : 10.1186/1472-6750-11-107 . PMC   3252340 . PMID   22087765 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8c879d9181bf9be65ae322269cf5a6b2__1715758260
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8c/b2/8c879d9181bf9be65ae322269cf5a6b2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
FLP-FRT recombination - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)