2006-01-13《自然-方法学》本文被阅读过4514次[推荐][打印][保存][大字体][中字体][小字体]
新建立的一种可对基因进行时间和数量控制的诱导表达实验系统，可作为精确的操纵工具，在有关基因表达梯度如何影响胚胎发育的研究中发挥着重要作用。
基因数量的重要意义早已为人们所熟知，这在像肢体生长和体态形成等发育过程中显得尤其重要，因为它们需要多个基因进行精密的配合才能最终完成。很多这类基因的活动过程具有一定的梯度效应，在一定胚胎区的细胞中，基因活动处于高峰，接着在周围的细胞中基因活动就会逐步降低，mRNA和蛋白也慢慢向外部混合起来。在一定的梯度效应中，虽然某一细胞所处的位置通常与该细胞对梯度因子的反应程度有关，但这并不是绝对的。例如，在幼虫果蝇中，与翅膀形成有关的细胞在生长过程中会和成形素DPP发生一定的关联，但是，尽管DPP的含量具有一个明显的梯度变化，在翅膀整个形成过程中细胞生长仍然始终进行着，似乎不受DDP含量变化的任何影响。
一直到现在，没有人知道其中的原因。“人们提出了各种各样的解释，但没有一个真正获得了支持。” Rutgers大学的 Kenneth Irvine分析说：“在这个领域有个从不被说破的秘密，人们都说DPP模式影响生长，但我们却掩盖了这样的事实：我们并不真正知道其中的运行规律。”为了揭开这个谜团，Irvine和他的研究生Dragana Ragulja设计出了一种基因控制系统，他们利用它能够对DPP反应精确定时和程度控制，而这种调控在以前是不可能实现的。
他们利用一种上调激活成分，获得了促进DPP受体转入激活形式的转基因。由另一转基因表达的雌激素受体区域上融合有一种反式激活因子，该上调激活成分会对这一反式激活因子的束缚与否发生作用。在雌激素类似物RU486存在的情况下，激活受体会快速产生，对DPP的激活作用产生刺激作用。Irvine认为，时间效应在发育研究中极端重要，“大多数信号过程具有某种反馈作用，因此随着时间推移反应程度就会趋缓。”同时，从技术上讲，考虑到这些基因实验所完成的方式，人们关心的仍然是长期反应，当然这里的“长期”是指反应途径启动后要等待两天的样子。在另一方面，该实验系统具有快速和数量依赖型的基因激活效应，从而大大降低研究的时间跨度。在对果蝇的研究中，Irvine和Ragulja能够操纵DPP的反应梯度，并且很快观察到翅膀不同区域中细胞生长所受到的影响。研究数据显示，细胞生长的必要因素并非DPP的浓度大小，而是梯度变化的快慢程度，同时在发生生长区域的周围细胞会显示出DPP活动具有明显的变化。
Irvine的研究小组现在正试图把这一系统应用到其它的剃度依赖型分子，但Irvine补充说，其他的研究小组也有相当的兴趣利用这一系统，以便对各自感兴趣的基因建立起同样灵敏的调控能力。“将这一调控时间的特征增加到其它不同的实验系统中就非常有意思，”他说：“同时，实现起来非常简单。”
注：夏雨译自2006年1月号的《自然-方法学》，版权为英国NPG出版集团所有。更多信息请访问：http://www.natureasia.com/ch/naturemethods
(作者：Michael Eisenstein)
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