Functional Study of Gene using Inducible Cre System

Abstract

대한내분비학회지: 제 21 권 제 5 호 2006 □ 지상강좌 □-364-서 론 유전학적으로 조작된 동물을 이용해서 특별한 유전자 기 능을 연구할 때, Cre나 Flp 같은 site-specific recombinase 에 의한 조직 특이적 방법이 현재 많이 이용되고 있다[1,2]. 특히 척추동물에서 몸의 구조를 지지하는 골격 형성에 관여 하는 유전자들을 조작하게 되면 태생기 혹은 출생 직후 사 망을 일으키기도 하므로 출생 이후 성장기때 이런 유전자들 의 역할을 연구하기에 상당한 어려움이 따르게 되므로 조직 특이적 방법에 의한 유전자 연구가 절실히 필요하다. 그러므 로 이러한 조직 특이적 발현을 유도하는 형질전환 마우스는 특정 조직에서 특정 유전자의 기능을 분석하기 위한 유용한 수단으로 이용될 수 있다. 즉, 조직 특이적으로 발현되는 프 로모터를 이용하여 하부에 Cre 재조합 효소와 인공합성 항 에스트로겐인 tamoxifen이 선택적으로 결합할 수 있는 돌연 변이 에스트로겐 수용체 부분을 키메라 단백질 형태로 발현 되게 하면 Cre 효소의 활성을 원하는 조직에서 원하는 시간 에 유도할 수 있다. 본 연구에서는 원하는 공간뿐 아니라 원 하는 시기에 특정 목표 유전자의 기능을 밝힐 수 있는 시간 적 제어에 주안점을 두고 현재 진행되고 있는 방법들과 그 원리들을 설명하고, 뼈조직을 대상으로 한 Cre 발현 유도 마 우스를 소개하고자 한다. 1. Cre 재조합 효소와 Cre 유도 시스템 초기 발생과정에 아주 중요한 유전자들은 일반적인 유전 자 파괴(knockout)를 시행할 경우 발생과정 중에 사망하기 때문에 그 기능을 연구하기가 상당히 어렵다. 이러한 어려움 을 해결하기 위해 단지 선택적인 조직부위에서 유전자를 비 활성화시키는 방법이 고안되어왔고 그것이 바로 조건부 유 전자 파괴(conditional knockout)이다[1,2]. 조건부 유전자 Cre 발현유도 시스템을 이용한 유전자 기능 연구 경북대학교 의학전문대학원 분자의학교실 ABSTRACT Gene manipulation by disrupting important genes using homologous recombination in mammals has provided important insights into their function and development with regard to disease. However, many questions related to the genetic pathways that regulate cellular differentiation and function remain to be clarified. In particular, analysis of genetic pathways that control embryonic skeletal development is often hindered by the disruption of critical genes that function in early embryogenesis, thereby leading to embryonic or perinatal death and thus preventing study of the role of these genes in skeletal development and physiology postnatally. To overcome this problem gene-targeting methods, using site-and time-specific recombination based methods with the Cre/loxP system, have been used to delete particular genes in specific tissues and stages during development. Thus, the generation and characterization of transgenic mice expressing Cre recombinase, under the control of a tissue-specific and stage-specific promoter, has become prerequisite for study of the physiology and homeostasis of specific tissues during a specific time frame. In this report, we introduce the principles and methods of site-specific and time-specific recombination using the Cre/loxP and inducible Cre system, and discuss the potential applications for applying this system to the study of the development and physiology of the skeletal system. (J Kor Endocrinol Soc 21:364~369, 2006)