Cre-Lox系统在基因敲除和基因操作中的应用是基于Cre重组酶和LoxP位点的特异性相互作用。Cre酶识别并催化LoxP位点间的重组,LoxP位点由34个碱基对构成,中心8个碱基对决定了方向。两个LoxP位点的位置和方向决定了重组方式,包括敲除、反转和易位。携带LoxP位点的小鼠被称为Floxed小鼠。当Floxed小鼠与具有特定组织靶向性的Cre小鼠交配时,可以实现组织特异性基因操作,如敲除或过表达。
组织特异性敲除(conditional knockout, cKO)通过组织特异性Cre小鼠与Floxed小鼠的交配,利用Cre酶介导的同源重组,实现特定组织中基因的删除,如果该删除导致基因发生移码突变,则实现基因敲除。组织特异性过表达(conditional knockin, cKI)则通过在Floxed小鼠中插入基因的编码序列和LoxP-STOP-LoxP元件,利用Cre酶的作用去除STOP元件,使插入的基因在特定组织中表达。
基因工程小鼠的简写方式有助于快速识别基因操作状态。基因敲除一般使用加、减号上标表示野生型和突变型,如KO纯合子表示Gene-/-,KO杂合子表示Gene+/-,野生型对照则表示Gene+/+或WT。基因敲入通过将敲入元件写在上标中,如Shh基因E177A点突变杂合子表示为Shh E177A/+,若敲入报告基因或Cre重组酶,可简写为Shh EGFP/+或Shh-EGFP、Shh-Cre。转基因则直接写出表达的基因结构,例如Villin启动子驱动EGFP报告基因的转基因小鼠表示为Vil-EGFP。
条件性基因敲除则通过在基因名后加flox作为上标表示。纯合子和杂合子分别表示为Gene flox/flox或Gene f/f,Gene flox/+或Gene f/+。与广泛表达Cre或生殖系表达Cre工具鼠交配后获得的全身敲除小鼠,按照基因敲除的规则简写。与组织特异性Cre小鼠交配时,可以组合表示为Gene flox/flox与Cre,或简化为如Gene -/-表示floxflox纯合子且Cre阳性小鼠。涉及多种组织特异性Cre时,可分别表示,例如Tlr5 flox小鼠与小肠上皮细胞(IEC)特异性Cre(Vil-Cre)和DC细胞特异性Cre(CD11c-Cre)交配的子代,分别表示为Tlr5 flox/flox;Vil-Cre和Tlr5 flox/flox;CD11c-Cre,或者简化表示为Tlr5 ΔIEC和Tlr5 ΔDC。
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