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科学家近日发明了一种新方法，能够丰富果蝇和哺乳动物中转基因表达、世系追踪和基因功能嵌合体分析的手段。相关论文发表于《细胞》（Cell）杂志。
机体组织包含了从特定前体产生的不同类细胞。要理解复杂的细胞组织结构，就需要一种方法对细胞各个部分从产生到分化整个过程进行标记和精确的调控。最有效和通用的方法是利用基因工程手段获得的、表达可以被人为控制的转殖基因。
双元表达系统是其中一个途径，它能够很好地控制转殖基因在模式生物中的表达。在果蝇中，典型的双元表达系统是GAL4-UAS，这个系统中的酵母转录因子基因GAL4受特定启动子控制。反过来，GAL4可以激活另一个包含上游活化序列（USA）的外源插入基因。此双元表达系统可以进一步被GAL4抑制子——GAL80所调控。
美国斯坦福大学的骆利群（Liqun Luo）研究组致力于研究可抑制的双元表达系统，以期能够做为GAL4系统的备选或和其结合使用。他们在面包粗糙链孢霉（Neurospora crassa）中发现了一个很好的候选系统，命名为Q系统。Q系统包括转录激活子QF。OF能够结合它的抑制子QS和特异序列Q-UAS。奎尼酸注入果蝇血液中，能够抑制QS的活性，这是在另一水平控制转基因表达。尽管其他的双元表达系统都能够达到相同的调控水平，“但是Q系统集聚了所有的特点”， 骆利群解释说。
GAL4系统常见的应用是利用MARCM技术建立镶嵌型动物细胞体系。利用MARCM技术，某个细胞分裂伴随着其子细胞中转录抑制子的消失，结果是细胞标记物的表达完全在这个细胞以及它的后代中表达。MARCM广泛用于世系分析，神经回路追踪，高分辨率的基因功能镶嵌型分析。骆利群研究组也是MARCM发明者，现在基于Q系统的MARCM技术能够和GAL4-MARCM一起使用，独立地标记和调控细胞中的两部分，并可以研究细胞间的互作。
使用这种“成对MARCM”方法，骆利群研究组跟踪了果蝇世系和果蝇嗅觉系统和翅膀成虫盘中的细胞分裂模式。他们认为有机地结合这两种双元表达系统得到了一套新的表达模式，使得能够对特殊细胞进行遗传研究。
毫无疑问，GAL4系统一个主要的优势是它能够通过果蝇群体产生几千GAL4果蝇系控制许多细胞类型。同样，更大群体应该产生出大量的具有不同表达模式的QF系。眼下Q系统的局限性在于不能够建立普遍适用的表达QF的转基因果蝇。
Q系统也可以应用于哺乳动物系统。下一步工作将会研究这种工具在小鼠、蠕虫和斑马鱼转基因中的应用。（科学网 任春晓/编译）
相关方法：Q-双元表达系统
完成人：骆利群研究组
实验室：斯坦福大学生物科学系骆利群实验室