サラセミア … – 実は私の… | Scitableで科学を学ぶ

お帰りなさい プロサンタさん、
あなたは、隣接する2つの植物組織で目的の遺伝子の発現を制御するトランスジェニック・アプローチに興味を持っていますね。 興味深いことに、ある組織で標的遺伝子の発現をアップレギュレートし、隣接する第二の組織で標的遺伝子の発現をダウンレギュレートすることが同時に可能かどうかを知りたいと考えています。
ご質問に対する最善の答えは、目的の標的遺伝子、植物の種類、2つの異なる組織の特定に関する詳細が不明なため、お客様が説明されたトランスジェニック植物の生成の可能性について明確にコメントすることができないということです。 しかし、一般的なトランスジェニック・システムについて知っていることに基づけば、特定の実験目標を達成できる可能性が高いと予測されます！
まず、遺伝子カセットとも呼ばれるカセットという用語の定義から始めましょう。 簡単に言うと、カセットとは、目的の1つまたは複数の遺伝子と、その遺伝子の発現を制御するために必要な追加のDNA配列を含むDNAのクローン化されたセグメントのことです。 通常、カセットは、選択マーカーを含むクローニングベクターに挿入され、これにより研究者は、細胞を取り込む（すなわち。
次に述べる実験計画では、標的遺伝子と目的の第二の遺伝子（あるいは標的遺伝子と阻害RNAをコードする第二のDNAセグメント）の両方を含むカセットを保有する単一のベクターで植物の胚を形質転換することを提案する。このベクターは単一の選択マーカーを含むだけでよく、選択的条件下に成長した場合、発生中の植物のほとんどの細胞が理論的にはこのベクターを含むことになる。 しかし、同様の実験を、標的遺伝子を含むカセットを有する第1のベクターと、目的の第2の遺伝子を含むカセットを有する第2のベクター（または阻害性RNAをコードするDNAセグメントを含むカセットを有する第2のベクター）という2つの別々のベクターを用いて実施することも可能である。 この場合、2つのベクターはそれぞれ異なる選択マーカーを含む必要があり、植物胚は両方のベクターで共形質転換され、両方のベクターを選択する条件下で培養すると、発達中の植物の細胞のほとんどが理論的には両方のベクターを含むようになる。
さて、1つのDNAベクターを用いて、どのようにすれば両方の実験目標を達成できるかを考えてみよう。 まず、ある組織で標的遺伝子の発現をダウンレギュレートしたいとします。 標的遺伝子の発現をダウンレギュレートするカセットを設計したいと言うことは、最初の組織における標的遺伝子の内在性コピー（すなわち、植物の染色体上にある標的遺伝子のコピー）の発現を阻害したいのだろうと推測される。 これを達成するために、カセットは、標的遺伝子の内在性プロモーターに結合してその発現を阻害することが知られている転写抑制タンパク質をコードする遺伝子の発現を駆動する第1の組織特異的プロモーター（すなわち、第1の組織での発現を許容するが第2の組織では許容しないプロモーター）を含むことが可能である。 あるいは、第1の組織特異的プロモーターは、標的遺伝子の内因性発現を阻害する阻害性RNA、すなわち、ショートヘアピンRNA（shRNA）またはアンチセンスRNAの発現を駆動することができる。 第一組織特異的プロモーターは第二組織での遺伝子発現を制御しないので、転写抑制タンパク質（または抑制性RNA）は第二組織では発現せず、標的遺伝子の内因性コピーは第二組織で発現し続ける。
次に、第一組織の隣に位置する第二組織で標的遺伝子発現をアップレギュレートしたいと思う。 この場合、上述した同じカセットに、標的遺伝子の上流に位置する第2の組織特異的プロモーター（すなわち、第2の組織での発現は許可するが、第1の組織では許可しないプロモーター）も含まれることになる。 胚をベクターで形質転換すると、標的遺伝子は第二の組織で発現するようになる。 第2の組織特異的プロモーターは第1の組織での標的遺伝子の発現を制御しないので、カセットに担持された標的遺伝子コピーは第1の組織では発現しない。
このように、抑制タンパク質（あるいは抑制RNA）をコードする遺伝子の上流に位置する第一組織特異的プロモーターと、標的遺伝子の上流に位置する第二組織特異的プロモーターを含むカセットを持つ単一ベクターを用いれば、植物胚の形質転換後に第一組織での標的遺伝子発現を抑制し第二組織での標的遺伝子発現をアップレギュレートすることができるはずです。 もちろん、組織特異的プロモーターが常に組織特異的であるとは限りませんし、この種の実験では多少の漏出発現が予想されることもしばしばです。 しかし、理論的には、あなたが提唱する実験は可能なはずです トランスジェニック生物、DNAベクター、組織特異的な遺伝子発現、阻害性RNAについてより詳しく知っていただくために、役立つリンクをご用意しました。 あなたの今後の実験が成功することを祈っています。
トランスジェニック生物の生成方法と組み換えDNA技術について詳しく知りたい方は、以下のリンクを参照してください。
http://www.nature.com/scitable/topicpage/Recombinant-DNA-Technology-and-Transgenic-Animals-34513
http://www.nature.com/scitable/topicpage/Restriction-Enzymes-545
真核生物の遺伝子発現の転写制御と組織特異的な遺伝子発現について詳しく知りたい方は、以下のリンクを参照してください。
http://www.nature.com/scitable/topicpage/regulation-of-transcription-and-gene-expression-in-1086
http://www.nature.com/scitable/topicpage/gene-expression-and-regulation-topic-room-28455
http://www.nature.com/scitable/topicpage/transcription-factors-and-transcriptional-control-in-eukaryotic-1046
http://www.nature.com/scitable/topicpage/genetic-signaling-transcription-factor-cascades-and-segmentation-1058
http://www.nature.com/scitable/topicpage/the-complexity-of-gene-expression-protein-interaction-34575
阻害性RNAとそれがどのように標的遺伝子発現を阻害するのかについては、以下のリンクを参照してください：
http://www.nature.com/scitable/topicpage/Small-Non-coding-RNA-and-Gene-Expression-1078
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2006/adv.html
http://www.wormbook.org/chapters/www_introreversegenetics/introreversegenetics.html#d0e46
http://www.nature.com/scitable/content/RNAi-Animation-2647104