摘取引自:
Addgene: Tetracycline Inducible Expression
神奇的基因开关——四环素调控系统 - 知乎 (zhihu.com)
Tet系统和Tet响应元件(Tet Response Element, TRE)
TRE是19个核苷酸的四环素操作子(tetracycline operator, tetO)序列的7个重复,并由四环素阻遏子(tetracycline repressor ,tetR)识别。在内源性细菌系统中,如果存在四环素或其类似物如强力霉素,tetR将与四环素结合,而不是与TRE结合,从而允许转录。
四环素依赖性启动子是通过将TRE置于最小启动子的上游而开发的。
原理
Tet-off
在四环素存在下,tet诱导启动子的表达减少。为了使用四环素作为基因表达的调节因子,开发了一种四环素控制的反式激活子(tTA)。tTA是通过将tet R与来自单纯疱疹病毒(HSV)的重要转录激活域VP16(病毒粒子蛋白16)的C端结构域融合而产生的。
在没有四环素的情况下,tTA的tetR部分将结合这些tetO序列,激活域促进表达。在四环素存在的情况下,四环素与tetR结合。这阻止了tTA与tet O序列的结合以及随后激活域的表达增加,导致基因表达降低。这种混合反式激活剂的想法最初用于lac系统。四环素关闭也被称为tTA依赖系统。
Tet-on
在四环素存在下,tet诱导启动子的表达增加。
突变tet R氨基酸残基导致了反向Tet阻遏子(rTet R)的发展,该阻遏因子逆转了表型,并依赖四环素诱导基因表达。新的反式激活子rt-TA(反向四环素控制的反式活化子)是通过将rTet-R与VP16融合而产生的。四环素on系统也称为rt-TA依赖系统。
选择tet系统
如果你感兴趣的基因应该是活跃的,并且只是偶尔关闭,那么使用四环素关闭或tTA更合适。
如果你感兴趣的基因大部分是非活性的,并且只是偶尔开启,那么使用四环素开启或rt-TA更合适。
组分
Tet-off系统的组件为:
- 在你感兴趣的基因上游含有四环素依赖启动子的质粒
- tTA表达质粒
Tet-on系统的成分为:
- 在你感兴趣的基因上游含有四环素依赖启动子的质粒
- rt-TA或Tet-R表达质粒
可以制备连续表达系统成分(例如tTA\rtTA)的稳定细胞系
四环素或其衍生物的使用
四环素的衍生物强力霉素(dox)是四环素跨调节的首选效应剂。Dox与tTA和rt-TA具有高亲和力结合;因此,dox可用于四环素开/关系统。
Dox还具有良好的组织分布、低毒性、已知的半衰期(24小时),并且相对便宜。
其他四环素衍生物的诱导谱见Krueger等人,2004年http://www.addgene.org/collections/tetracycline/#krueger。
一些细胞培养血清可能含有四环素或其衍生物,这可能导致意外的系统诱导。调查您的血清是否不含四环素。
四环素调控系统的优势
目前,除四环素诱导系统以外,科学家们还开发了多种条件性基因调控系统,如Cre-loxp系统、Flp-frt系统、Dre-rox系统等,而四环素诱导基因表达系统仍具有自己的独特优势。
- 首先Tet-On系统在没有诱导时目的基因的表达水平比较低,诱导时表达水平增高,最高诱导倍数可达10000倍。
- 其次原核来源的TetR与TetO的结合特异性高,哺乳动物细胞中没有类似的DNA靶向序列,所以Tet系统调控特异性高,并且宿主基因不受到影响,适合于体内外的各种基因表达的调控。
- 同时,Tet系统的诱导药物为Tet或Dox,Tet作为一种抗生素已被人们应用了很长时间,是对人体较为安全的一种药物,并且在Tet系统中低剂量的Tet就可调节基因的表达,所以不会对动物或细胞产生强毒性。
- 最后一点是,四环素系统具有可逆性,在去除诱导剂后可使系统关闭,也可反复加入诱导剂,多次启动诱导反应。