秀丽隐杆线虫的遗传开关

康斯坦茨大学的两名研究人员首次使用基于RNA的诱导系统在蛔虫体内切换基因，因此基因开关的研究和使用缩小了相当大的差距。新方法是由德国研究基金会(DFG)资助的康斯坦茨大学合作研究中心的969“细胞蛋白质抑制的化学和生物学原理”的马丁加默丁格博士(生物系)和约尔加蒂格教授(化学系)开发的。通过分享他们在秀丽隐杆线虫领域的专业知识，研究人员首次利用基于RNA的遗传开关在动物模型中成功诱导了基因，并开发出了基于RNA的遗传开关。他们可以进一步建立一种新的亨廷顿舞蹈症诱发疾病模型，这为研究和应用开辟了新的机遇。

他们的论文“四环素依赖的核酶转化允许条件诱导秀丽隐杆线虫中的基因表达”于2017年1月30日发表在在线杂志《自然通讯》上。

秀丽隐杆线虫广泛用于细胞和发育生物学的研究，并作为研究人类疾病的模式系统。这种研究动物模型特别受欢迎，因为它的解剖结构非常简单，因为它的透明度允许对活细胞进行显微镜检查，还因为它的许多基因在人类中是进化保守的。“然而，我发现非常令人沮丧的是，我们没有这种动物模型的诱导系统，可以让我们随意切换基因，”CRC 969“化学与化学”研究合作的创始人兼项目负责人马丁加默丁格博士解释道。“细胞蛋白抑制的生物学原理”，康斯坦茨大学。由于rgHartig教授领导的核酸化学和合成生物学团队的密切合作，c .线虫动物模型。

Hartig教授的团队，包括这篇论文的第一作者Lena Wurmthaler博士，研究了核酸的不寻常结构和特征，特别是催化活性核酶和所谓的核糖开关，它们可以用来打开或关闭单个基因。生物细胞中RNA(核糖核酸)的主要作用是将遗传信息转化为蛋白质；作为mRNA，它起着信息载体的作用。将自切割核酶引入mRNA分子会导致mRNA衰减并最终导致基因失活。然而，核酶活性——因此基因表达——可以由配体依赖性核酶控制。研究人员的诱导系统基于配体四环素，属于抗生素类。四环素通过所谓的RNA适体与RNA分子结合，抑制核酶活性。这反过来稳定了mRNA，然后翻译成蛋白质。结果，一个想要的基因可以被打开。“新基因开关的神奇之处在于，它可以用于所有发育阶段的线虫，也就是说，直到现在还不可能跨越所有幼虫阶段和成年动物，”Lena Wurmthaler博士解释道。这种新方法的主要优点之一是不需要额外的调节蛋白来调节基因表达：开启这种基因所需要的只是将核酶与适体(适体或配体依赖性核酶)一起插入mRNA中，并将其喂给秀丽隐杆线虫四环素。Lena Wurmthaler:“我们需要很少的编码空间，并且没有额外的表达蛋白因子。只需一步，我们就可以转化四环素诱导基因中任何感兴趣的基因。”

在博士研究人员Monika Sack和Karina Gense的支持下，Martin Gamerdinger和Lena Wurmthaler通过转化红色荧光蛋白mCherry在秀丽隐杆线虫各种细胞类型中的表达，验证了他们的新系统。Gamerdinger总结说：“拥有这样一个简单而有效的诱导系统是整个秀丽隐杆线虫领域向前迈出的重要一步。”两位研究人员希望他们的新系统可以在各种环境中发挥作用，特别是在医学研究中。通过成功激活编码亨廷顿蛋白(Htt)的突变基因，并在人类中引起亨廷顿舞蹈症(一种神经退行性疾病)，他们可以建立和研究一种新的诱导疾病模型，作为他们研究的一部分。

与健康基因相反，研究中使用的亨廷顿基因变体编码了异常长的多聚谷氨酰胺序列。在他们的实验中，两位研究人员创建了一个特别具有攻击性的疾病模型，其中包含109个连续的多聚谷氨酰胺(Htt109Q)。显然，喂食四环素的蠕虫导致线虫体内亨廷顿聚集增加，从而导致瘫痪，而当神经元被特异性靶向时，运动协调严重丧失，这记录了诱导基因的神经毒性。利用这种方法，Martin Gamerdinger和Lena Wurmthaler能够在秀丽隐杆线虫中建立第一个亨廷顿氏病诱导模型。既然现在可以随意诱导出亨廷顿蛋白等毒性蛋白，那么未来就有可能产生和研究其他基于剧毒蛋白的疾病模型。

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