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物中轉(zhuǎn)基因表達、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《細胞》（Cell）雜志。

機體組織包含了從特定前體產(chǎn)生的不同類細胞。要理解復(fù)雜的細胞組織結(jié)構(gòu)，就需要一種方法對細胞各個部分從產(chǎn)生到分化整個過程進行標記和精確的調(diào)控。最有效和通用的方法是利用基因工程手段獲得的、表達可以被人為控制的轉(zhuǎn)殖基因。雙元表達系統(tǒng)是其中一個途徑，它能夠很好地控制轉(zhuǎn)殖基因在模式生物中的表達。在果蠅中，典型的雙元表達系統(tǒng)是GAL4-UAS，這個系統(tǒng)中的酵母轉(zhuǎn)錄因子基因GAL4受特定啟動子控制。反過來，GAL4可以激活另一個包含上游活化序列（USA）的外源插入基因。此雙元表達系統(tǒng)可以進一步被GAL4抑制子——GAL80所調(diào)控。

美國斯坦福大學(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。他們在面包粗糙鏈孢霉（Neurospora crassa）中發(fā)現(xiàn)了一個很好的候選系統(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。盡管其他的雙元表達系統(tǒng)都能夠達到相同的調(diào)控水平，“但是Q系統(tǒng)集聚了所有的特點”，駱利群解釋說。

GAL4系統(tǒng)常見的應(yīng)用是利用MARCM技術(shù)建立鑲嵌型動物細胞體系。利用MARCM技術(shù)，某個細胞分裂伴隨著其子細胞中轉(zhuǎn)錄抑制子的消失，結(jié)果是細胞標記物的表達完全在這個細胞以及它的后代中表達。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，獨立地標記和調(diào)控細胞中的兩部分，并可以研究細胞間的互作。使用這種“成對MARCM”方法，駱利群研究組跟蹤了果蠅世系和果蠅嗅覺系統(tǒng)和翅膀成蟲盤中的細胞分裂模式。他們認為有機地結(jié)合這兩種雙元表達系統(tǒng)得到了一套新的表達模式，使得能夠?qū)μ厥饧毎M行遺傳研究。

毫無疑問，GAL4系統(tǒng)一個主要的優(yōu)勢是它能夠通過果蠅群體產(chǎn)生幾千GAL4果蠅系控制許多細胞類型。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QF的轉(zhuǎn)基因果蠅。Q系統(tǒng)也可以應(yīng)用于哺乳動物系統(tǒng)。下一步工作將會研究這種工具在小鼠、蠕蟲和斑馬魚轉(zhuǎn)基因中的應(yīng)用。