復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制備技術(shù)

簡介

復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制備技術(shù)，由于畜禽生物育種和人類重大疾病的動(dòng)物模型研究需要我們利用現(xiàn)代基因工程技術(shù)同時(shí)對一個(gè)動(dòng)物基因組的兩個(gè)或兩個(gè)以上基因進(jìn)行修飾，復(fù)合性狀基因修飾技術(shù)已成為基因工程技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。動(dòng)物的特性往往不是由一個(gè)基因決定的，特定經(jīng)濟(jì)性狀可能與多個(gè)基因相關(guān)；或者在實(shí)際生產(chǎn)中，需要基因工程動(dòng)物具有兩種或兩種以上的基因特性。

目前的動(dòng)物基因工程方法每次轉(zhuǎn)基因只整合一個(gè)目的基因，進(jìn)而制備表達(dá)單基因的基因工程動(dòng)物。如果涉及制備多基因復(fù)合性狀的基因工程動(dòng)物，則需單獨(dú)制備相應(yīng)的單基因基因工程動(dòng)物，然后通過基因工程動(dòng)物間的交配等方法制備轉(zhuǎn)多基因動(dòng)物的后代，這種制備多基因動(dòng)物的方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力而且耗費(fèi)高。生產(chǎn)實(shí)際中多基因復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因動(dòng)物更具用價(jià)值。

目前，用于復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制備技術(shù)的方法主要有 2 種：基于 MSTN 基因座的轉(zhuǎn) IGF-1 基因豬制備技術(shù)和可控表達(dá) GH 轉(zhuǎn)基因豬制備技術(shù)。

原理

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法不同，對應(yīng)的原理也有所不同：

利用 IRES 序列來介導(dǎo)多基因的表達(dá)的基本原理是一般真核 mRNA 的翻譯都需要 5' 帽子來介導(dǎo)核糖體結(jié)合，但真核生物和病毒中還存在一些例外情況，如一些基因 5’端具有一段較短的 RNA 序列（150~250 bp），這類 RNA 序列能折疊成類似于起始 tRNA 的結(jié)構(gòu)，從而介導(dǎo)核糖體與 RNA 結(jié)合，起始蛋白質(zhì)翻譯，這段非翻譯 RNA 被稱為內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)序列。IRES 序列能招募核糖體對 mRNA 進(jìn)行翻譯。將 IRES 序列與外源 cDNA 融合，發(fā)現(xiàn) IRES 序列能獨(dú)立地起始翻譯。

利用自剪切多肽 2A 元件來介導(dǎo)多基因的表達(dá)的基本原理是 2A 元件可以在翻譯過程中形成高級結(jié)構(gòu)對核糖體肽基轉(zhuǎn)移酶中心造成空間阻隔，導(dǎo)致無法形成正常的肽鏈鏈接，但同時(shí)核糖體卻能繼續(xù)翻譯下游蛋白，從而形成類似蛋白水解酶的作用將前后兩個(gè)蛋白質(zhì)切開。與 IRES 序列元件相比，2A 元件能夠?qū)崿F(xiàn)多基因的高效平衡表達(dá)。

應(yīng)用

復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制備技術(shù)的常用應(yīng)用領(lǐng)域如下：

改良家畜遺傳和培育優(yōu)良新品種。

利用豬內(nèi)源基因表達(dá)調(diào)控序列驅(qū)動(dòng)功能基因的表達(dá)，該策略開創(chuàng)了借助宿主動(dòng)物內(nèi)源基因調(diào)控模式驅(qū)動(dòng)功能基因表達(dá)的新思路，為農(nóng)業(yè)家畜的遺傳改良和優(yōu)良新品種培育提供了新路徑。該載體的功能元件由豬肌抑素基因啟動(dòng)子、終止子和豬截短型 IGF-1 三部分組成，不含外源 DNA，也不含真核選擇標(biāo)記、病毒載體成分和轉(zhuǎn)座子元件。同源轉(zhuǎn)基因策略的運(yùn)用消除了消費(fèi)者的疑慮，提高了基因修飾的安全性。以該技術(shù)制備的轉(zhuǎn) IGF-1 基因豬的生長速度和瘦肉率均較陰性豬顯著提高，對于我國種豬的培育具有重要的戰(zhàn)略意義。