UAS(基因表達調控系統)

GAL4/UAS是存在於酵母中的基因表達調控系統。 UAS是upstream activating sequence的縮寫。GAL4是轉錄調控因子，其Binding domain（BD）與UAS序列結合後，其Activity domain（AD）和promoter區域結合，從而誘導基因的表達。目前，GAL4/UAS系統已廣泛套用於各種基因調控研究中。雖然這是一個起源於酵母的調控系統，但是經過幾代科學家的努力，這個系統最早是在果蠅（Drosophila）中建立，後來在小鼠、家蠶、爪蟾、斑馬魚、擬南芥（Arabidopsis）等模式生物中。結合各種信號分子，已成為研究中的明星。

基本介紹

• 中文名：UAS
• 外文名：user agent server
• 用於：通信領域
• 系統：基因表達調控
• 因子：轉錄調控

GAL4/UAS是存在於酵母中的基因表達調控系統。 UAS是upstream activating sequence的縮寫。GAL4是轉錄調控因子，其Binding domain（BD）與UAS序列結合後，其Activity domain（AD）和promoter區域結合，從而誘導基因的表達。目前，GAL4/UAS系統已廣泛套用於各種基因調控研究中。雖然這是一個起源於酵母的調控系統，但是經過幾代科學家的努力，這個系統最早是在果蠅（Drosophila）中建立，後來在小鼠、家蠶、爪蟾、斑馬魚、擬南芥（Arabidopsis）等模式生物中。結合各種信號分子，已成為研究中的明星。

酵母Gal基因激活模型

GAL4/UAS系統的關鍵點在於：GAL4基因UAS一靶基因分別存在於兩個轉基因系中。GAL4轉基因系中有轉錄激活子，但沒有靶基因，體系的建立需要組織特異性的啟動子或增強子；在UAS一靶基因系中，將需要的靶基因插入到UAS 下游,就可建立UAS - 轉基因系。目前常用的報告基因有lacZ、GFP 等。由於UAS一靶基因系中，其轉錄激活不存在，因而靶基因處於沉默狀態，只有將GAL4轉基因系與UAS-靶基因系進行雜交，才可能產生特異表達靶基因的後代，既可以用於基因過表達，也可以用於基因敲除和細胞特異缺失。

GAL4/UAS 系統最早是在果蠅中建立, 在果蠅的多種組織中已成功利用GAL4 激活UAS- 靶基因。由於UAS - 靶基因系中沒有GAL4 的存在, 靶基因處於沉默狀態, 因此可建立帶有致死性靶基因的UAS 轉基因系, 利用GAL 4 轉基因系與UAS- 致死基因系雜交, 可使特定細胞缺失, 同時對別的細胞不產生影響。GAL4\UAS 系統在果蠅中最初主要用於靶細胞缺失與神經系統的功能研究等方面。破壞特殊的神經細胞突觸通訊, 對研究神經衝動傳遞與特定行為模式之間的關係是非常有效的方法。破傷風毒素( tetanus toxin) 可阻止神經遞質的釋放, Suster M L, et al. 利用UAS- tetanus toxin( 破傷風毒素) 轉基因系, 與150 個GAL 4 轉基因系雜交, 在對子代的行為模式進行分析後, 發現神經元釋放多巴胺和血清素受破傷風毒素影響後, 會引起果蠅幼蟲頭部轉動缺陷。

蓖麻毒素的催化亞基A( Ricin A) 可通過不可逆地阻止蛋白質的合成導致細胞的死亡。一到兩個分子的Ricin A 就可起到足夠的致死效應, 因此必須防止Ricin A 的瞬時表達。利用FRT 在UAS 和ricin A 之間插入一個轉錄終止子就可阻斷ricinA 的瞬時表達, 建立UAS - FRT- poly ( A) - FRT- ricin A 轉基因系後, 利用FLP 重組酶切除轉錄終止子, 就可控制ricin A 的表達。在果蠅中建立的GAL 4/UAS - ricin A 轉基因系統, 已用於使子代胚胎中樞神經系統的先驅神經元缺失, 對其引發的行為模式進行研究。

果蠅的頭部進化缺損基因( head involution def ective, hid ) 和reaper , 在控制程式化細胞死亡中具有重要作用。以往的報導認為當它們單獨表達的情況下不能誘導細胞的程式化死亡,只有兩者共同存在才能發揮其功能。但利用GAL4嗜勻A 系統的研究發現, 當reap er 高水平表達時可獨立行使誘導細胞程式化死亡的功能。利用GAL4 使UAS - reaper 和UAS - hid 共表達已成功地用於誘導細胞凋亡, 在胚胎期神經系統發育中使中線細胞缺失, 研究它們對軸突生長的作用。