生物物理所利用體細胞TALEN技術實現線蟲條件性基因敲除

　　模式動物線蟲擁有豐富的遺傳資源。利用線蟲為模型的研究在過去的四十多年為生物醫學的諸多領域作出了重要貢獻。然而，不能在特定位點對線蟲野生型基因組進行條件性突變一直是線蟲實驗系統的技術瓶頸。2013年8月，Nature Biotechnology雜志發表中國科學院生物物理研究所歐光朔課題組利用TALEN (Transcription activator-like effector nuclease)技術在線蟲體細胞中實現了條件性基因突變的研究方法。

　　TALEN由識別特定堿基序列的DNA結合域和核酸酶FokI組成，可以在特定序列上切割DNA，在DNA修復過程中產生突變。

　　歐光朔課題組通過熱激啟動子或組織特異性啟動子表達靶向線蟲表皮膠原蛋白基因dpy-5編碼區的TALEN融合蛋白，成功實現誘導性突變dpy-5基因，產生線蟲短小的表型(圖)。該方法亦成功應用于敲除已知突變表型的基因lon-2, mab-5，甚至多拷貝轉基因GFP。

　　歐光朔課題組繼而在線蟲胚后發育的Q細胞譜系中特異敲除微絲結合蛋白基因cor-1。COR-1是人類嚴重聯合免疫缺陷(severe combined immune deficiency)蛋白Coronin在線蟲中的同源蛋白，其細胞學功能有待深入研究。線蟲cor-1突變體是胚胎致死。在Q細胞中突變cor-1降低細胞遷移能力，而Q細胞分裂和凋亡等過程無明顯異常，表明cor-1特異的調控Q細胞遷移。

　　這項工作表明TALEN技術能直接應用于多細胞生物內的體細胞基因敲除。整個實驗流程從構建表達載體到線蟲表型分析僅需要2~3周，具有高效快捷等優勢。體細胞TALEN技術在其他物種中也可能具有廣泛的應用前景。

　　歐光朔課題組的本科生成澤和研究生易培珊是該工作的共同第一作者。

　　此項工作得到科技部、國家自然科學基金委員會和“青年千人計劃”的資助。

圖示：線蟲中利用TALEN熱激誘導敲除dpy-5基因。