Кіріспе
Индукцияланатын гендік экспрессия әдісі. Тетрациклинмен бақыланатын транскрипциялық активация – бұл гендік экспрессиядің индукцияланатын әдісі, онда транскрипция антибиотик тетрациклин немесе оның туындыларының бірі (мысалы, доксициклин) қатысында қайтымды түрде қосылады немесе өшіріледі. Тетрациклинмен бақыланатын гендік экспрессия грам-теріс бактерияларда тетрациклин антибиотиктеріне қарсы тұру механизміне негізделген. Табиғатта Ptet промоторы TetR (репрессор) және TetA белгісін экспрессиялайды, бұл белок тетрациклин антибиотигін жасушадан шығарып тастайды. Tet On және Tet Off арасындағы айырмашылық трансактиватордың генді қосу немесе өшіру қабілетіне байланысты емес, керісінше, екі ақуыз да экспрессияны белсендіреді. Олардың айырмашылығы тетрациклинге немесе доксициклинге (Dox, тетрациклиннің тұрақты аналогы) жауабында болады; Tet Off Dox болмағанда экспрессияны белсендіреді, ал Tet On Dox болғанда белсендіреді.
Tetracycline controlled transcriptional activation is a method of inducible gene expression where transcription is reversibly turned on or off in the presence of the antibiotic tetracycline or one of its derivatives (e. g. doxycycline). Tetracycline controlled gene expression is based upon the mechanism of resistance to tetracycline antibiotic treatment found in gram negative bacteria. In nature, the Ptet promoter expresses TetR (the repressor) and TetA, the protein that pumps tetracycline antibiotic out of the cell. The difference between Tet On and Tet Off is not whether the transactivator turns a gene on or off, as the name might suggest; rather, both proteins activate expression. The difference relates to their respective response to tetracycline or doxycycline (Dox, a more stable tetracycline analogue); Tet Off activates expression in the absence of Dox, whereas Tet On activates in the presence of Dox.
Тест-офф және тест-он
Эукариоттық жасушалар биологиясын зерттеу үшін ең көп қолданылатын екі индукциялық экспрессия жүйесі Tet Off және Tet On деп аталады. Сүтқоректілер жасушаларындағы қызығушылық тудыратын гендердің экспрессиясын бақылауға арналған Tet Off жүйесін Хайдельберг университетінің профессорлары Герман Буяр [de] және Манфред Госсен әзірледі және алғаш рет 1992 жылы жарияланды. Tet Off жүйесі тетрациклин трансактиваторы (tTA) ақуызын пайдаланады, ол Escherichia coli бактериясында кездесетін TetR (тетрациклин репрессоры) ақуызын герпес симплекс вирусында кездесетін VP16 ақуызының белсендіру доменімен біріктіру арқылы құрастырылады. Нәтижесіндегі tTA ақуызы белгілі бір TetO оператор тізбектерінде ДНК-мен байланыса алады. Көптеген Tet Off жүйелерінде мұндай TetO тізбектерінің бірнеше қайталануы CMV промоторы сияқты минималды промотордың алдына орналастырылады. Бірнеше TetO тізбектерінің жиынтығы және минималды промотор тетрациклинге жауап беретін элемент (TRE) деп аталады, себебі ол тетрациклин трансактиваторы ақуызы tTA-мен байланысу арқылы промоторынан төменгі геннің немесе гендердің экспрессиясын арттырады. Tet Off жүйесінде TRE-мен бақыланатын гендердің экспрессиясын тетрациклин және оның туындылары тоқтатуы мүмкін. Олар tTA-мен байланысып, оны TRE тізбектеріне байланыстыруға қабілетсіз етеді, соның салдарынан TRE-мен бақыланатын гендердің трансактивациясын болдырмайды. Tet On жүйесі де ұқсас жұмыс істейді, бірақ керісінше. Tet Off жүйесінде tTA тек тетрациклинмен немесе оның доксициклин сияқты туындыларымен байланыспағанда ғана операторға байланыса алады, ал Tet On жүйесінде rtTA ақуызы тек тетрациклинмен байланысқанда ғана операторға байланыса алады. Осылайша, доксициклиннің жүйеге енгізілуі генетикалық өнімнің транскрипциясын бастайды. Tet On жүйесі кейде оның жылдам жауап беру қабілеті үшін Tet Off жүйесінен артықшылыққа ие. Tet Off экспрессиялық жүйелері сондай-ақ қызығушылық тудыратын генді шартты түрде экспрессиялайтын трансгенді тышқандарды жасау үшін қолданылады.
Tet-On Advanced және Tet-On 3G
Tet On Advanced трансактиваторы (сондай-ақ rtTA2S M2 деп аталады) – Tet On-ның балама нұсқасы, ол базалық экспрессияны төмендетіп, Tet Off-тан 10 есе аз Dox концентрациясында жұмыс істейді. Бұған қоса, адам кодоны оңтайландырылғандықтан және үш минималды транскрипциялық активация домендерін қолданғандықтан, эукариотикалық жасушаларда оның экспрессиясы тұрақтырақ деп есептеледі. 2000 жылы Х. Буярд және оның әріптестері трансактиватор генінің Tet репрессорлық бөлігіне кездейсоқ мутация енгізгеннен кейін тапқан екі жақсартылған мутанттың бірі осы. Tet On 3G (сондай-ақ rtTA V10 деп аталады) Tet On Advanced-қа ұқсас, бірақ rtTA2S M2 емес, rtTA2S S2-ден туындаған. Ол да адам кодоны оңтайландырылған және үш минималды VP16 активация домендерінен тұрады. Дегенмен, Tet On 3G протеині Tet On Advanced-қа қарағанда бес аминқышқылымен ерекшеленеді, бұл оның Dox-қа сезімталдығын одан да арттырады. Tet On 3G 100 есе аз Dox-қа сезімтал және бастапқы Tet On-нан жеті есе белсенді.
Басқа жүйелер
Life Technologies компаниясының T REx жүйесі сияқты басқа жүйелер өзгеше жұмыс істейді. Қызығушылық тудыратын геннің жоғары жағында CMV промоторы және екі TetO2 орны орналасқан. Тетрациклин болмағанда, TetR гомодимерлерінің әр TetO2 тізбегіне жоғары сәйкестікпен байланысуы қызығушылық тудыратын геннің экспрессиясын тоқтатады. Тетрациклин енгізілген кезде, әрбір TetR гомодимеріне бір тетрациклин молекуласы байланады, одан кейін TetR гомодимерлері TetO2 орнынан босатылады. TetR гомодимерлерінің TetO2 орнынан ажырауы қызығушылық тудыратын геннің экспрессиясын қайта жандандырады. T REx жүйесінің өңделген түрі – Linearizer синтетикалық биологиялық тізбегі, ол эукариоттық (жаңғақ ашытқы, адам және т.б.) жасушаларында ген экспрессиясын реттеу үшін жақсартылған. TetR экспрессиясын қозғаушы промоторға TetO2 орндарын қосу арқылы теріс кері байланыс құрылады, бұл гомогенді экспрессияны (аз шумен) және тетрациклин аналогтарына сызықтық дозалық жауапты қамтамасыз етеді.
Тетрациклинге жауап беру элементі (TRE)
Ең көп қолданылатын плазмидтерде тетрациклинге жауап беретін элемент 19 базалық жұп бактериялық TetO тізбегінің (TCCCTATCAGTGATAGAGA) аралық тізбектермен бөлінген жеті қайталануынан тұрады (мысалы: ACGATGTCGAGTTTAC). TetR бөлігі арқылы Tet On немесе Tet Off TetO тізбегін таниды және оған байланысады. ТРЭ әдетте байланысқан Tet Off (немесе Tet On) болмағанда өте төмен базалық экспрессияға ие минималды промотордың алдына орналастырылады.
Артықшылықтары мен кемшіліктері
Тет жүйесі Cre, FRT және ER (эстроген рецепторлары) шартты гендік экспрессия жүйелеріне қарағанда артықшылықтарға ие. Cre және FRT жүйелерінде рекомбинация аяқталғаннан кейін геннің белсенділігі немесе жойылуы қайтарылмайды, ал Tet және ER жүйелерінде ол қайтымды. Тет жүйесі экспрессияны өте қатаң бақылайды, ал ER жүйесі шамалы сырғақтыққа бейім. Дегенмен, мақсатты геннің транскрипциясына және одан кейінгі аудармасына байланысты Тет жүйесі, гормон қолданғанда экспрессияланған мақсатты белокты тұрақтандыратын ER жүйесінен гөрі баяу әрекет етеді. Сонымен қатар, 19 жұп негіздік тето тізбегі сүтқоректілер жасушаларында табиғи түрде кездеспейтіндіктен, гормоналды бақылау әдістерімен салыстырғанда көптеген гендерге әсер ету ықтималдығы азайтылады деп саналады. Тет жүйесін жасуша мәдениетінде қолданғанда, ұрықтық сиыр сарысуының әрбір партиясының құрамындағы тетрациклиннің жоқтығын немесе индукцияға кедергі келтіретіндей төмен деңгейде екенін тексеру қажет. Тетрациклиннің антибактериялық әсерінің механизмі бактериялардағы белок синтезін бұзуға негізделген, соның салдарынан микроорганизмдердің өсуі мен жаңару қабілетіне зиян келтіреді; алайда, белок синтезі эукариоттық митохондрияларда да бұзылуы мүмкін, бұл эксперименттік нәтижелерге әсер етуіне алып келеді.