女性生殖遗传学的新工具

果蝇果蝇是研究动物和人类发育和疾病的一个强大的模式生物。它成本低，生成迅速，并且有许多工具可以对其细胞进行遗传修饰。一种工具称为Gal4 / UAS双组分激活系统。它是一种生化方法，用于研究转基因(基因表达)和基因功能的过程。虽然它已经成为果蝇遗传学的主要支柱已有25年，但它只能在非生殖细胞中有效发挥作用，而不是在产蛋细胞中发挥作用。目前还不知道为什么。现在，Carnegie的Steven DeLuca和Allan Spradling已经发现了为什么，并且已经开发出一种可以在两种细胞类型中起作用的新工具。该研究发表于2018年6月的Genetics。

Gal4基因是转录因子。转录因子编码转化基因的蛋白质。Gal4蛋白识别所谓的上游激活因子序列(UAS)，其可以诱导目的基因的表达。UAS的一个特殊版本于1998年在胚胎学系制作，称为UASp，用于卵细胞发育过程。但是，非生殖细胞和卵子形成细胞需要不同的工具这一事实是一个主要的限制因素。

最初的pUASt载体 - 一种将外来遗传物质转运到另一种细胞中的分子 - 含有一种叫做Hsp70的启动子。顾名思义，启动子是启动或促进基因转录的DNA。研究人员开发了几种变种来改善其表达。Hsp70是大多数所有生物体中具有相似结构的蛋白质家族的成员，并且对于蛋白质折叠和保护细胞免受压力是重要的。蛋白质折叠的机制对于生命和理解疾病至关重要。

然而，与非生殖组织相比，UAS的变异并未纠正雌性产蛋系统中遗传活性差的主要问题。获得广泛有效的GAL4载体的主要障碍是缺乏理解为什么UASt在产卵细胞中表现不佳以及缺乏比较UASp和UASt启动子的研究。

DeLuca和Spradling研究了UASp和UASt启动子之间的差异。他们的研究同意先前的报道，UASt在所有非生殖组织中的表现优于UASp，而UASp在雌性产蛋系统中效果更好。

他们还研究了女性生殖系统中极端弱UASt表达的原因。证据表明，非编码RNA分子(称为piRNA)协调了限制UASt表达的沉默。

然后他们通过测试来观察这些UASt-piRNA的起源，看看Hsp70 piRNA是否是沉默的原因。他们的结果强烈表明UASt通常被Hsp70 piRNA沉默，并且在缺乏Hsp70 piRNA的细胞中UASt优于UASp。

“我们接下来试图创建一个新版本的UAS表达载体，它在非生殖细胞和产蛋系统中都能很好地发挥作用，”DeLuca说。“我们假设Hsp70 piRNA可能识别UASt RNA以启动piRNA沉默。为了防止Hsp70 piRNA识别UASt RNA，我们将UASt载体的核苷酸(DNA和RNA的基本单位)缩减为比单个piRNA短。我们去了从213个核苷酸到19个核苷酸。我们将这个缩短的变体命名为“UASz”，因为我们希望它能成为最后一个人所做的!“

科学家们发现，在产蛋系统的各个阶段，UASz的表达比UASp高4倍。

Spradling评论说，“UASz是UASp在所有组织中的优良表达载体，它相当于UASt在许多但非全部非繁殖组织中。它是所有应用的明确升级。这是克服的一个主要障碍。生殖研究。我们希望它能解开这个领域和其他领域的研究热潮。“

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