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ACS子刊:日本科学家开发光控技术可精确调节基因表达

来源:生物谷 作者: 2017-2-6

摘要: 日本北海道大学的研究人员最近成功开发了一种新方法能够通过光照精确操控基因表达,并通过创造双头斑马鱼证明了这种技术的可用性。目前现有的基因操作技术都依赖于有机体自身的基因表达调控机制,因此想要自由控制基因表达的时间和持续时长一直存在困难。近些年开发了一些利用光照调节基因表达的方法,但是都无法用于胚胎......



日本北海道大学的研究人员最近成功开发了一种新方法能够通过光照精确操控基因表达,并通过创造双头斑马鱼证明了这种技术的可用性。

目前现有的基因操作技术都依赖于有机体自身的基因表达调控机制,因此想要自由控制基因表达的时间和持续时长一直存在困难。近些年开发了一些利用光照调节基因表达的方法,但是都无法用于胚胎发育的调控。这主要是因为光照与蛋白合成的开始/终止存在几个小时的时间差,现有的图像控制技术也需要基因修饰,不仅耗时而且受到卡塔赫纳生物安全议定书的严格约束。

北海道大学的Shinzi Ogasawara将他的研究重点放在蛋白质的翻译调控而非传统的转录过程。他开发的新技术作用于mRNA,不需要进行基因修饰。当受到UV照射,被修饰的mRNA就会与翻译起始因子结合开始翻译过程,当用蓝光进行照射时mRNA无法与翻译起始因子结合。

为了检测这种新技术,研究人员将荧光蛋白的mRNA注射到斑马鱼胚胎中,随后对胚胎进行蓝光或UV照射。研究结果证实受到UV照射的胚胎能够表达荧光蛋白而那些受到蓝光照射的胚胎不会表达荧光蛋白表明在整个过程中没有mRNA翻译成蛋白质。该研究还发现胚胎受到UV照射的几分钟后就开始了蛋白质的翻译,在蓝光照射的几十分钟后停止翻译过程。Ogasawara等人成功建立的这种技术能够大大缩短光照与蛋白合成之间的时间差。

研究人员进一步利用这种技术精确控制一个调节体轴形成的基因的表达持续时间创造了双头斑马鱼。Ogasawara表示:"我们的方法能够精确调节胚胎发育,表明基因表达的时间和持续时长在一些生物学事件中有重要意义。我们希望能够在未来将这种技术应用于更高等的模式动物中,发现每个基因在动物发育以及不同疾病中发挥的具体作用。"



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