基因工程小鼠:也叫遗传工程小鼠,是指通过基因工程技术手段,对小鼠基因组进行一定的人为修饰,由此产生具有特定表型或特征的小鼠。
在本号前文“小白鼠不是全部”中,我们介绍了常用实验小鼠品系的命名规则。除了野生型实验小鼠外,基因工程小鼠是更为常用的科研对象。在阅读文献时,我们经常会看到一长串的包含字母、数字、上标、括号等组成的小鼠名称,它们都代表什么意思呢?本文就针对这一问题来解读一下基因工程小鼠中字母、符号和数字等的含义。
基因工程小鼠通常可分为如下两类:
基因定点修饰小鼠:
a. 应用胚胎干细胞打靶技术构建的基因敲除和敲入小鼠
b. 应用CRISPR/Cas9等核酸内切酶系统构建的基因敲除、点突变、定点敲入小鼠
转基因小鼠:
应用原核注射、慢病毒感染方法构建的转基因小鼠
1基因定点修饰小鼠
首先,我们先介绍下关于基因定点修饰小鼠的名称含义,就以下图这个小鼠为例:
上图显示了基因定点修饰小鼠名称的6个组成部分,下面依次对这6部分的信息进行解读。
(1)背景品系:
指用于构建基因修饰小鼠模型的背景品系。如果这个小鼠背景是单一来源,就直接写该小鼠背景的品系名称即可,如上图中的C57BL/6J。如果是混合来源的话,会出现如下多种写法,分别代表不同含义。我们就举几个例子进行说明。
(2)基因名称:
我们需要区分两种基因名称写法,即Gene Symbol 和Gene Name。
Gene Symbol指的是基因的简称,比如Prrt2;Gene Name指的是基因的全名,比如proline-rich trans membrane protein 2,如果我们要查找某个基因编辑的小鼠模型,最好输入Gene Symbol 。
Gene Symbol 和Gene Name二者的特点如下:
Gene Symbol:
物种中唯一的
短,3-5个字母,最多不超过10个字母
只用罗马字母和阿拉伯数字
大写字母开头,后跟小写字母或数字
不包括组织特异性或分子量
最好跟 Gene Name 的首字母一致
斜体表示
不同物种的同源基因使用相同的Gene Symbol
Gene Name :
简短,可以是几个单词,包含基因功能或特点
首字母小写(人名或专有名词除外)
使用美式拼写方法
小鼠中还存在两个常用的定点过表达整合位点,一个 Rosa26位点,一个是 H11位点。Rosa26是一个基因,所以可以用它的Gene Symbol,也就是 Gt(ROSA)26Sor。H11并不是某一个特定基因,而是存在于两个基因之间的一个特定染色体位置,所以没有Gene Symbol。目前公认的命名是 Igs2,表示 intergenic site 2 的缩写。
(3)基因修饰方式:
基因修饰方式一般分为两种:tm和em
tm:利用ES打靶技术构建的小鼠,用 tm 表示,tm代表 targeted mutation
em:核酸内切酶系统(比如CRISPR/Cas9)介导的基因修饰,用em表示 endonuclease-mediated mutation。
(4)编号:
这里的编号通常是指最初构建该模型小鼠的实验室对其初建时的首建(Founder)小鼠的序列号。例如:Trp53 tm1Holl ,表示在Holl实验室对Trp53基因进行突变得到的首建小鼠编号为1,并由该首建鼠繁育扩群得到的基因编辑小鼠群体或品系。
有时候会看到 tm1.1、tm1.2的情况,这是指条件性基因敲除(CKO)小鼠在与重组酶工具小鼠(Cre小鼠)交配后获得的子代小鼠品系,为了与亲代 CKO 小鼠(编号为 tm1)区分。
(5) 插入结构:
如果有敲入的外源基因,可以在括号内写出插入的外源基因。
例如:Cd19 tm1(cre)Cgn,表示插入外源基因Cre
如果敲入的是RNAi,那么把RNAi针对的靶点写进括号中。
例如:Gene tm # (RNAi:Il23a) Labcode,表示插入RNAi,打靶II23a基因
对于基因敲除和条件性基因敲除,在名称中一般不用加入插入结构的部分,即编号后紧跟实验室代号。
(6)实验室代号:
一般实验室代号是机构名称的缩写。
常见实验室代码:
J —— The Jackson Laboratory
Kyo —— Kyoto University
N —National Insititutes of Health
Crl ——The Charles River Laboratory
Rik ——The Institute of Physical and Chemical Research(RIKEN)
综合上述的讲解,我们再来看下前面的那个例子:
我们可以获得如下信息:
因此,该小鼠名称包含了如下信息:Ksak实验室以C57BL/6J小鼠为背景品系,利用胚胎干细胞基因打靶方法,构建的在Slc1a3基因位点插入Cre重组酶,首建鼠编号为1的小鼠及其后代。
当然,如果你认为从一个基因工程小鼠的名称得到的信息还不够,并想了解有关该小鼠更多的信息,可以查阅相关文献或到有关网站上搜索,比如http://www.informatics.jax.org/这个网站。
2转基因小鼠
转基因小鼠是指基因组中随机整合外源基因,并在体内表达该外源基因的小鼠。这类小鼠也有自己特定的命名规则,这里我们也用一个例子来进行讲解。
从上面的小鼠全名,我们可以看到转基因小鼠的命名规则有些部分与基因定点修饰小鼠是相同的,现在我们就针对其中不一样的部分进行解读。
(1)转基因缩写:
Tg(Transgene)代表转基因,如果是转座子介导的转基因,命名时需要在Tg后面加上Tn,表示transposable element。后面的括号内包括:所使用的转座子系统缩写,以及构建的载体结构,两者用「-」链接。
(2)转入基因:
在括号中填入转入基因的启动子信息以及Gene Symbol。由于转入的基因是外来DNA材料的随机插入,且不是天然基因组的一部分,所以不需要写成斜体。
上面跟大家简述了关于基因工程小鼠的名称组成,但是我们在日常科研工作以及写文章中,如果每次都写小鼠全名的话,那会比较繁琐。通常,我们也可以采用简写的方式对所用的基因工程小鼠进行表述。下表我们就对目前常用的基因工程小鼠类型进行一下简写规则的说明和举例。
参考文章:
1.【小鼠大学问】基因工程小鼠的命名规则
(https://www.modelorg.com/portal/article/index/id/2381/post_type/1.html)
2.不想猜猜猜,基因工程小鼠究竟如何命名?
(https://www.biomice.com.cn/news/zhishi/2182.html)
3.常见实验室小鼠的命名规则
(https://www.jianshu.com/p/2d7e7fc7a53d)
4.一文看懂小鼠的基因型