微遺-同源重組的應(yīng)用.ppt

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1、同源重組的應(yīng)用09生工夏章傳同源重組概述同源重組（homologousrecombination）◆即一般重組，是染色體之間進(jìn)行遺傳信息的方式之一，幾乎所有生物都發(fā)生同源重組?！羧缯婧松餃p數(shù)分裂中染色體的交換，細(xì)菌結(jié)合、轉(zhuǎn)化、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳重組都屬于同源重組。◆同源重組要求兩個(gè)DNA分子的序列同源，同源區(qū)越長(zhǎng)越有利于重組；同源區(qū)太短，則難于發(fā)生重組。因?yàn)樗蕾囉诖蠓秶鶧NA同源順序的聯(lián)會(huì)，負(fù)責(zé)DNA配對(duì)和重組的蛋白質(zhì)因子無堿基序列特異性，只要兩條DNA序列相同或相近，重組便可以在聯(lián)會(huì)部分的任何位置發(fā)生。當(dāng)然，也

2、存在重組熱點(diǎn)，即某些序列發(fā)生重組的概率高于其它序列?！敉粗亟M也是對(duì)損傷DNA修復(fù)的一種重要途徑，即重組修復(fù)。同源重組的應(yīng)用◆同源重組的應(yīng)用價(jià)值主要是用于基因敲除（knock-out）和基因敲進(jìn)(knock-in)①研究基因功能②轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的制備③用于藥物篩選的動(dòng)物模型④轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可作為“生物反應(yīng)器”生產(chǎn)藥物基因敲進(jìn)和敲進(jìn)◆基因敲除（knockoutofgene）:是基因打靶技術(shù)的一種，指外源DNA與受體細(xì)胞基因組中序列相同或相近的基因發(fā)生同源重組，從而代替受體細(xì)胞基因組中的相同或相似的基因序列，整合入受體細(xì)胞的基

3、因組中?！艋蚯眠M(jìn)（knockinofgene）：利用基因同源重組，將外源有功能的基因轉(zhuǎn)入基因組中不存在或已失活的細(xì)胞中與其基因組中同源序列進(jìn)行同源重組，在細(xì)胞內(nèi)獲得表達(dá)，這一技術(shù)稱為基因敲進(jìn)。◆基因敲除和敲進(jìn)的原理都是同源重組，即同源雙交換，用克隆的外源基因取代基因組中野生型等位基因?！魞烧卟煌c(diǎn)在于，基因敲除導(dǎo)入的外源基因是失活的、無功能的基因，基因敲進(jìn)導(dǎo)入的是有活性和功能的基因。因而兩者的具體用途有所不同?！艋蚯贸颓眠M(jìn)都可用于基因功能的研究，基因敲進(jìn)則也可用于突變基因的修復(fù)。◆基因敲除是自80年代末以來發(fā)

4、展起來的一種新型分子生物學(xué)技術(shù)，是通過一定的途徑使機(jī)體特定的基因失活或缺失的技術(shù)。通常意義上的基因敲除主要是應(yīng)用DNA同源重組原理，用設(shè)計(jì)的同源片段替代靶基因片段，從而達(dá)到基因敲除的目的。隨著基因敲除技術(shù)的發(fā)展，除了同源重組外，新的原理和技術(shù)也逐漸被應(yīng)用，比較成功的有基因的插入突變和iRNA，它們同樣可以達(dá)到基因敲除的目的。小鼠基因敲除實(shí)驗(yàn)◆基因敲出實(shí)際操作簡(jiǎn)要步驟：1、克隆目的基因及其兩側(cè)的DNA序列。2、通過插入抗性基因或者DNA缺失，對(duì)克隆的目的基因進(jìn)行體外遺傳改造，使克隆的目的基因失活。3、將經(jīng)體外改造失活

5、的目的基因引入受體細(xì)胞，使之與野生型基因進(jìn)行同源重組。◆這兩種基因取代，都是是利用內(nèi)源基因序列兩側(cè)或外面的斷裂點(diǎn)，用同源序列的目的基因整個(gè)置換內(nèi)源基因。目前用于基因敲除的技術(shù)有Cre/LoxP系統(tǒng)、FLPI系統(tǒng)等?！舸朔僧a(chǎn)生精確的基因突變，也可正確糾正機(jī)體的基因突變。①研究基因功能◆細(xì)菌和一些低等真核生物在進(jìn)行基因取代時(shí)，克隆的基因能精確地插入到染色體的同源部位，所以他們是研究基因取代的理想材料?！艋蛉〈ǔ晒τ糜诩?xì)菌和酵母菌的基因分析外，還成功地應(yīng)用到老鼠和雞的基因功能分析中。②轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的制備◆轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

6、的應(yīng)用領(lǐng)域1、生物反應(yīng)器：藥用或食品蛋白的大量生產(chǎn)，即轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制藥；2、疾病的動(dòng)物模型：用于研究、藥物篩選、藥物治療、毒物測(cè)試；3、通過增加或刪除基因來研究基因的功能、調(diào)控和發(fā)育，如癌基因、免疫系統(tǒng)等；4、異種器官的移植；5、家畜品種的改良?！艮D(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用領(lǐng)域③用于藥物篩選的動(dòng)物模型◆誘發(fā)性或?qū)嶒?yàn)性動(dòng)物模型（ExperimentalAnimalModels）用同源重組的方法，將致病因素作用于動(dòng)物，造成動(dòng)物組織、器官或全身一定的損害，出現(xiàn)某些類似人類疾病時(shí)的功能、代謝或毒使動(dòng)物患相應(yīng)的傳染病，又如用化學(xué)致癌劑、

7、放射線、致癌病毒誘發(fā)動(dòng)物的腫瘤等。誘發(fā)性疾病動(dòng)物模型具有能在短時(shí)間內(nèi)復(fù)制出大量疾病模型，并能嚴(yán)格控制各種條件使復(fù)制出的疾病模型適合研究目的需要等特點(diǎn)，因而為近代醫(yī)學(xué)研究所常用，特別是藥物篩選研究工作所首選。但誘發(fā)模型和自然產(chǎn)生的疾病模型在某些方面畢竟存在一定差異。因此在設(shè)計(jì)誘發(fā)性動(dòng)物模型要盡量克服其不足，發(fā)揮其特點(diǎn)。③用于藥物篩選的動(dòng)物模型◆用于藥物篩選的動(dòng)物模型例如：帕金森病動(dòng)物模型，用于藥物篩選。建立抗丙型肝炎病毒藥物篩選的動(dòng)物模型。精神分裂癥動(dòng)物模型及其藥物篩選。高尿酸血癥動(dòng)物模型的建立及抗痛風(fēng)中藥的篩選?！?/p>

8、要求：（一）相似性（二）重復(fù)性（三）可靠性（四）適用性和可控性（五）易行性和經(jīng)濟(jì)性。③用于藥物篩選的動(dòng)物模型◆動(dòng)物模型的意義和優(yōu)越性：（一）避免了在人身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。（二）臨床上平時(shí)不易見到的疾病可用動(dòng)物隨時(shí)復(fù)制出來。（三）可以克服人類某些疾病潛伏期長(zhǎng)，病程長(zhǎng)和發(fā)病率低的缺點(diǎn)。（四）可以嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)材料的可比性。（五）可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作