条件性基因敲除主要是利用Cre/loxp系统,在小鼠中实现定时定点的敲除目标基因,使其不能正常发挥功能,从而研究目标基因的功能。
其关键是构建带有两个Loxp位点的小鼠,即flox(flankedbyloxP)小鼠。
今天我们就来详细介绍一下如何设计。
共分三步:第一步,选择外显子。
第二步,设计sgRNA。
第三步,设计SSODN。
听起来蛮简单的哈?下面我们详细讲讲。
第一步,选择外显子。1.尽量选择敲除所有转录本共用的外显子。
我们都知道,真核生物的基因是有外显子和内含子的,利用这些内含子和外显子,一个基因可以剪接出多个转录本,翻译后得到多个蛋白。设计条件性敲除的时候,首先要搞清楚这个基因有几个转录本,一般敲除所有转录本共用的外显子。
2.该外显子的碱基数一定不要是3的倍数。
这样才能造成整个基因编码的所有蛋白都移码突变,起到敲除基因的效果。
3.最好不要选择第一个外显子。
为啥?因为基因可能利用附近其它地方的起始密码子来起始转录。这样你辛苦敲掉了第一个外显子,而蛋白可以从别的地方重新开始翻译。就不能达到基因敲除的效果。
第二步,设计sgRNA。在选定了外显子后,就可以开始设计sgRNA了。sgRNA的结构如下图所示。A图显示的是平面序列信息。B图显示的是三维立体构象。sgRNA由两部分构成,即绿色的目标序列部分,红色和蓝色组成的骨架部分。起的作用是指导cas9蛋白在基因组上的特定位置进行剪切。所以可见,sgRNA的核心部分主要是绿色部分。所以设计sgRNA的关键是选定绿色目标序列的位置。针对条件性基因敲除小鼠,一般选择的区域是该外显子相邻的两个内含子中。sgRNA的设计原则:
1.在基因组上相似的序列最少。
目的是为了将脱靶效应降到最低。
2.要有NGG。
这是目前最常用的Cas9蛋白识别靶位点所必须的。
这里可以利用许多在线设计网站,找到合适的位点。
引自Cell,–,February27,
第三步,设计SSODN(Single-StrandedOligoDonor)。SSODN的排列顺序是这样的:同源臂+酶切位点+loxp位点+同源臂。
1.同源臂
一般是选择断裂点上下游各选40-60bp作为同源臂。具体操作,可以参考下图。
2.加入酶切位点
加入一个酶切位点也是为了方便验证,不加也没啥。
3.Loxp位点的方向
有一个点非常重要,就是34bp的loxp位点是有方向的,一定要方向一致,否者当你经历了千山万水拿到小鼠准备敲除基因的时候,你会发现你想敲除的片段只是掉了个头,还在那里。这时候就是想死的心都有了。哈哈,别怪我没提醒噢。
4.SSODN和sgRNA位于同一条链上。
还有一点就是,最好让SSODN和sgRNA处在同一条链上,否则,你的sgRNA还没有发挥作用,就已经被SSODN给霸占了。这样的话,人家干活是有情绪的。
引自Cell,–,September12,
第四步,行动。如果你已经走到这里,恭喜你,你已经完成了设计工作,youreallycan了。
但这才是“万里长征走完了第一步”。
接下来就是引物设计,SSODN的合成,体外转录,验证sgRNA,显微注射,F0验证,小鼠杂交等等......
这时,“一大波实验正在向你靠近”!
哈哈,别害怕,别担心,吉凯已经推出条件性敲除小鼠服务,帮您量身定做,所有事情统统搞定。我们打怪,您来升级,敬请期待!