Reportergen
Ein Reportergen ist ein Gen, mit dessen Hilfe die Expression anderer Gene verfolgt werden kann. Das Reportergen wird dabei meistens nach dem zu untersuchenden Gen, unter demselben Promotor eingeführt. In manchen Fällen ist auch die Aktivität des Promotors an sich von Interesse, ohne ein Zielgen[1]. Dabei wird ein Reporterenzym, ein fluoreszentes Reporterprotein oder ein detektierbares Antigen gelegentlich auch als Fusionsprotein exprimiert. Fluoreszente Reportergene sind besonders in der Fluoreszenzmikroskopie von Bedeutung.
Bekannte Reportersysteme
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- das cat-Gen, codiert für eine Chloramphenicol-Acetyltransferase (CAT)
- das gfp-Gen aus Aequorea victoria, codiert für ein Grün fluoreszierendes Protein (GFP)
- das gusA-Gen aus Escherichia coli, codiert für eine β-Glucuronidase (GUS) (früher bekannt als uidA-Gen)
- das lacZ-Gen aus Escherichia coli, codiert für eine β-Galactosidase (β-Gal), meistens zur Blau-Weiß-Selektion
- die Luciferase-Gene aus Photinus pyralis und Renilla reniformis, codieren für Biolumineszenz-Enzyme
- das Luciferase-Gen aus Oplophorus gracilirostris, einer Tiefseegarnele, codiert für ein Biolumineszenz-Enzym; NanoLuc ist die gentechnisch optimierte 19 kD-Untereinheit der Oploporus-Luciferase[2]
- das Gaussia Luciferase Gen aus Gaussia princeps, einem Ruderfußkrebs, codiert für ein Biolumineszenz-Enzym[3]
- das Aequorin-Gen aus biolumineszenten Quallen der Gattung Aequorea, codiert für ein Photoprotein, das als Calciumsensor eingesetzt wird[4]
- das phoA-Gen aus Escherichia coli, codiert für eine Alkalische Phosphatase (AP)
In den entsprechenden Reportersystemen werden die cDNAs für diese Proteine in geeignete Expressionsvektoren kloniert.
Beispiel aus der Pflanzenphysiologie
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die cDNA-Sequenz des β-Glucuronidase (GUS)-Enzyms wird hinter die Promotorsequenz des zu untersuchenden Gens gehängt, und dann in eine Pflanze transformiert. Je nach Art des Promotors wird dann in verschiedenen Zelltypen, Entwicklungsstadien oder Umweltbedingungen Glucuronidase exprimiert, die nach Zugabe des künstlichen farblosen Substrates X-Gluc einen blauen Farbstoff herstellt. Mit diesem System kann man Genexpression auf Organ-, Gewebe- und Zellebene verfolgen.
Geschichte
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]| Jahr | Genname | Genprodukt | Bedeutung | Assay | Quelle |
|---|---|---|---|---|---|
| 1961 | lacZ | β-Galactosidase | François Jacob und Jacques Monod erhielten 1965 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. | Enzym-Assay, Histochemie (mit X-Gal) | [5][6] |
| 1962 | rfp | Rot fluoreszierendes Protein | Mikroskopie, Spektrophotometrie | [7] | |
| 1979 | cat | Chloramphenicol-Acetyltransferase | Messung der Genexpression in Eukaryoten. | Chloramphenicol-Acetylierung | [8] |
| 1985 | luc | Luciferase | Verwendet Biolumineszenz als Reporter. | Biolumineszenz | [9] |
| 1987 | gus | Β-Glucuronidase | Wird bei Pflanzen zur Färbung der Genexpression verwendet. | Histochemie, Fluoreszenzmikroskopie | [10] |
| 1994 | gfp | Grün fluoreszierendes Protein | Genexpression in Echtzeit. | Fluoreszenzmikroskopie | [11] |
Literatur
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- S. R. Kain & S. Ganguly: Overview of Genetic Reporter Systems. In: Current Protocols in Molecular Biology. Mai 2001; Chapter 9: Unit 9.6 PMID 18265284
- H. A. Shuman & T. J. Silhavy: The art and design of genetic screens: Escherichia coli. In: Nat. Rev. Genet. Band 4 2003, S. 419–31. PMID 12776212
Siehe auch
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Bat-Erdene Jugder, Jeffrey Welch, Nady Braidy, Christopher P. Marquis: Construction and use of aCupriavidus necatorH16 soluble hydrogenase promoter (PSH) fusion togfp(green fluorescent protein). In: PeerJ. Band 4, 26. Juli 2016, ISSN 2167-8359, doi:10.7717/peerj.2269 (englisch, Online [abgerufen am 1. November 2017]).
- ↑ M. P. Hall, J. Unch, B. F. Binkowski, M. P. Valley, B. L. Butler, M. G. Wood, P. Otto, K. Zimmerman, G. Vidugiris, T. Machleidt, M. B. Robers, H. A. Benink, C. T. Eggers, M. R. Slater, P. L. Meisenheimer, D. H. Klaubert, F. Fan, L. P. Encell, K. V. Wood: Engineered luciferase reporter from a deep sea shrimp utilizing a novel imidazopyrazinone substrate. In: ACS chemical biology. Band 7, Nummer 11, November 2012, S. 1848–1857, doi:10.1021/cb3002478. PMID 22894855, PMC 3501149 (freier Volltext).
- ↑ B. A. Tannous, D. E. Kim, J. L. Fernandez, R. Weissleder, X. O. Breakefield: Codon-optimized Gaussia luciferase cDNA for mammalian gene expression in culture and in vivo. In: Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. Band 11, Nummer 3, März 2005, S. 435–443, doi:10.1016/j.ymthe.2004.10.016. PMID 15727940.
- ↑ H. Tanahashi, T. Ito, S. Inouye, F. I. Tsuji, Y. Sakaki: Photoprotein aequorin: use as a reporter enzyme in studying gene expression in mammalian cells. In: Gene. Band 96, Nummer 2, Dezember 1990, S. 249–255. PMID 2269434.
- ↑ Stephen T. Smale: β-Galactosidase Assay. In: Cold Spring Harbor Protocols. 2010. Jahrgang, Nr. 5, 1. Mai 2010, ISSN 1940-3402, doi:10.1101/pdb.prot5423, PMID 20439410 (englisch, cshlp.org).
- ↑ Nobel Prize in Physiology or Medicine 1965. In: NobelPrize.org. Abgerufen am 4. April 2025 (amerikanisches Englisch).
- ↑ I. K. Nordgren, A Tavassoli: A bidirectional fluorescent two-hybrid system for monitoring protein-protein interactions. In: Molecular BioSystems. 10. Jahrgang, Nr. 3, 2014, S. 485–90, doi:10.1039/c3mb70438f, PMID 24382456 (englisch).
- ↑ Stephen T. Smale: Chloramphenicol Acetyltransferase Assay. In: Cold Spring Harbor Protocols. 2010. Jahrgang, Nr. 5, 1. Mai 2010, ISSN 1940-3402, doi:10.1101/pdb.prot5422, PMID 20439409 (englisch, cshlp.org).
- ↑ Stephen T. Smale: Luciferase Assay. In: Cold Spring Harbor Protocols. 2010. Jahrgang, Nr. 5, 1. Mai 2010, ISSN 1940-3402, doi:10.1101/pdb.prot5421, PMID 20439408 (englisch, cshlp.org).
- ↑ R. A. Jefferson, T. A. Kavanagh, M. W. Bevan: GUS fusions: beta-glucuronidase as a sensitive and versatile gene fusion marker in higher plants. In: The EMBO Journal. 6. Jahrgang, Nr. 13, Dezember 1987, ISSN 0261-4189, S. 3901–3907, doi:10.1002/j.1460-2075.1987.tb02730.x, PMID 3327686, PMC 553867 (freier Volltext) – (englisch).
- ↑ Mark R. Soboleski, Jason Oaks, William P. Halford: Green fluorescent protein is a quantitative reporter of gene expression in individual eukaryotic cells. In: The FASEB Journal. 19. Jahrgang, Nr. 3, 2005, ISSN 1530-6860, S. 440–442, doi:10.1096/fj.04-3180fje, PMID 15640280, PMC 1242169 (freier Volltext) – (englisch).