基因敲除,简单?不简单!

来源: 北京百奥赛图基因生物技术有限公司   2019-12-2   访问量:310评论(0)

 

 

 

p53基因位于17号染色体p13,全长16-20kb,含有11个外显子,转录2.8kb的mRNA,编码一种分子量为43.7KDa的P53蛋白质,是一种核内磷酸化蛋白。因蛋白条带出现在Marker所示53KDa处,命名为P53。p53基因是人体一种肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene),具有控制其众多靶基因的不同集合的功能(图1),如参与细胞周期调节和凋亡、基因扩增、DNA重组、DNA修复等。

 

 

 

图1 p53控制广泛和灵活的网络[1]

p53网络有各种各样的调控因子调控p53的活动,而p53反过来又控制着许多不同的生物学过程。每个节点代表一个基因,每条线代表一个交互反应。p53的激活需要多种信号通路(蓝线),同样的p53也会影响多种信号通路(红线)。

 

 

p53基因与多种肿瘤发生都有一定相关性,在所有恶性肿瘤中,50%以上会出现该基因的突变(图2)。

 

 

 

图2 p53在癌症中的肿瘤抑制作用[2]

 

p53蛋白在人类癌症中具有肿瘤抑制作用。近50%的癌症类型发生p53突变。突变型p53等位基因的遗传可以使人类患上Li-Fraumeni癌症综合征。p53失活的小鼠百分百会发生癌症。


 

 

科学研究中通常采用基因敲除鼠模型来研究基因的功能,模拟疾病的发生,寻找发生机制。那么p53基因敲除小/大鼠后,会与哪些疾病发生有关呢?


1.恶性纤维组织肉瘤


 

 

通过TALEN技术构建了p53基因敲除大鼠模型(p53基因外显2设计TALEN 结合位点(图3),通过PCR及测序验证,以高阳性率获得p53基因敲除大鼠模型),p53基因敲除纯合子大鼠的腹腔出现恶性纤维组织肉瘤,肿瘤组织累及肝脏、膀胱及胰腺。

 

图3 p53基因敲除大鼠TALEN结合位点[3]


 

 

2.系统性炎症


 

 

对分离出的Trp53+/+乳腺癌细胞,通过CRISPR/Cas9技术靶向敲除p53,并将p53-KO组与对照组的细胞原位移植到同基因野生型小鼠体内,然后检测移植后小鼠中性粒细胞的含量。结果发现,p53-KO组中性粒细胞明显升高。实验结果表明,乳腺癌细胞中p53的缺失是癌症诱发的全身性中性粒细胞炎症的核心驱动事件。

 

图4 乳腺肿瘤中p53状态决定免疫激活[4]


 

 

3.食管鳞癌


 

 

p53基因的第1个内含子和第10个内含子序列中各插入一段方向相同的loxp序列,此序列可被Cre重组酶剪切重组,导致体细胞内p53基因第2至10外显子序列缺失。

具体步骤:利用Cre/loxp系统将p53flox/flox(B6.129 P 2-Trp53tm1Brn/J)小鼠(基因型为B6.p53flox/flox)与ED-L2-Cre+/-工具鼠(B6.Cg-Tg(ED-L2-cre)267Jkat/Nci)合笼交配,杂交两代得到KO小鼠和同窝对照loxp小鼠。建立甲基苄基亚硝胺诱导的KO小鼠食管癌前病变模型。结果表明,p53基因敲除与食管癌的形成有关[5]

 

图5 KO小鼠构建流程图[5]


 

 

4.子宫内膜浆液性癌


 

 

通过Cre-loxp条件性敲除系统,选取Ksp1.3启动子为Cre重组酶的组织特异性位点,特异性敲除小鼠子宫内膜腺细胞中的Trp53基因导致了子宫内膜浆液性癌的发生。

 

图6 KO小鼠构建流程图[6]


目前,有关肺脏、子宫、胃、口腔、舌、前脑等组织中p53基因条件性敲除的小鼠模型已成功建立。p53无疑是研究癌症疾病模型的明星基因。上述示例可以看出,同样都是p53基因的敲除,不同的基因编辑小鼠和制备方式、实验设计方法,却得到与不同的癌症有关的研究结果。

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参考文献:

[1] Kastenhuber E R, Lowe S W. Putting p53 in Context[J]. Cell, 2017, 170(6):1062-1078.

[2] https://www.sohu.com/a/314245063_468664?spm=smpc.author.fd-d--1.11.1574

651297832RezZ3Bl

[3] 霍桂桃,杨艳伟,吴曦等. p53基因敲除大鼠模型的构建及表型分析[J]. 生物技术通报, 2018,34(8):170-174.

[4] Wellenstein M D, Coffelt S B, et al. Loss of p53 triggers WNT-dependent systemic inflammation to drive breast cancer metastasis.[J]. Nature,2019, 572(7770):538-542.

[5] 许岩岩.食管上皮组织p53敲除小鼠食管癌前病变模型的建立[D]. 郑州大学, 2018.

[6] 张文静.子宫内膜浆液性癌TP53基因敲除小鼠模型研究[D]. 山东大学, 2016.



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