멕시코 Cavefish에서 유전자 기능 조작

다윈의 종의 기원¹, 이후 과학자 들은 어떻게 특성 정의 된 환경 및 생태 압력, 동굴 생물²덕분에 진화론 모양에 대 한 깊은 통찰력을 얻고 있다. 멕시코 tetra, A. mexicanus, 강 멕시코와 남부 텍사스 살고 눈된 조상 '표면' 인구와 파생된 동굴 변경해 거주 시에라 델 Abra의 적어도 29 지리적으로 고립 된 인구 구성 및 북동 멕시코³의 다른 지역입니다. A. mexicanus, 바꾸 인된 산소 소비, depigmentation, 눈를 포함 하 여 그리고 유와 구하고 행동^{4,,56, 변경에 확인 된 동굴 관련 된 특성의 수 7,,89}. A. mexicanus 선물 잘 정의 된 진화 역사, 생태 환경, 상세한 특성화 및의 존재로 인해 수렴 진화의 메커니즘을 독립적으로 조사를 위한 강력한 모델 진화 동굴 인구^10,11. 많은 눈의 손실을 포함 한 cavefish에, 손실 자, 먹이, 훈련의 손실 증가, 침략, 및 스트레스 응답을 감소, 감소 독립 기원, 자주 활용을 통해 여러 번 진화 하는 동굴에서 파생 된 특성은 다른 유전 통로 사이 동굴^{8,12,13,,1415}. 이 반복은 A. mexicanus 시스템의 강력한 측면 이다 진화와 비슷한 고기를 생성 하 어떻게 유전자 시스템의 보다 일반적인 질문에 대 한 통찰력을 불안정 수 있습니다 제공할 수 있습니다.

유전자 기능의 기계 조사에 대 한 유전자 기술의 응용 ( A. mexicanus를 포함 하 여) 많은 물고기 종에 제한 되어는 제 브라의 최근 발전 제공 기준 물고기에서 유전자 기술 개발 ¹⁶,¹⁷,¹⁸,^19,20. 수많은 도구는에서 널리 이용 되 zebrafish 유전자 발현, 조작 하 고 이러한 절차의 구현 표준화 오래 있다. 예를 들어 단일 셀 단계에서 morpholino oligos (MOs)의 주입은 선택적으로 RNA를 차단 하 고 개발^21,22동안 간단한 임시 창에 대 한 번역을 방지. 또한, 유전자 편집 방법, 정기적으로 클러스터 된 같이 interspaced 짧은 구조 반복 (CRISPR) / CRISPR-관련 단백질 9 (Cas9) 및 녹음 방송 활성 제 같은 이펙터 nuclease (TALEN), 정의 된 삭제의 세대에 대 한 허용 또는, 경우에 따라 게놈^19,20,,2324에서 재결합을 통해 삽입. Transgenesis 셀 형식을 특정 방식으로 안정적인 유전자 발현 또는 기능을 조작 하는 데 사용 됩니다. Tol2 시스템은 transposase coinjecting에 의해 유전자 변형 동물을 생성 하기 위해 효과적으로 사용 transgene^25,26를 포함 하는 Tol2 DNA 플라스 미드와 mRNA. Tol2 시스템 생성 유전자 변형 construct17의 안정적인 생식 삽입 하 메 다카의 Tol2 transposase를 사용 합니다. Tol2 제 닉 생성 coinjecting Tol2 transposase¹⁷ Tol2 통합 사이트 및 mRNA에 의해 형벌 transgene를 포함 하는 플라스 미드 포함 됩니다. 이 시스템 zebrafish에 유전자 변형 라인의 배열을 생성 하는 데 사용 되었습니다 및 사용 시 클 리드, 송사리, stickleback를 포함 하 여 추가 긴급 모델 시스템을 최근 확장 했다 그리고, 최근에, 멕시코 cavefish^{27, 28},²⁹,³⁰.

cavefish 특성이 진화의 elucidating 메커니즘에 대 한 매혹적인 생물 학적 시스템은, 진화 모델로 서의 전체 능력은 하지 되었습니다 완전히 무력화. 이것은 부분적으로 유전자를 조작 하는 무 능력 때문 이었고 휴대 기능 직접³¹. 양적 특성 loci (QTL) 연구를 사용 하 여 복잡 한 특성을 조절 하는 후보 유전자 확인 되었습니다 하지만이 후보 유전자의 유효성 검사는 어려운³²,^33,34되었습니다. 최근, morpholinos, CRISPR 및 TALEN 시스템 및 Tol2를 사용 하 여를 사용 하 여 편집 하는 유전자를 사용 하 여 일시적인 최저-중재 transgenesis 유전으로 기본 특성³⁵,³⁶,^{37의 수를 조사 하는 데 사용 되었습니다} ,³⁸. 구현 및 이러한 기술의 표준화의 생물 학적 특성, 유전자 기능, 정의 된 세포 인구의 라벨의 조작을 포함 한 분자 및 신경 토대를 심문 하는 조작에 대 한 수 고 식 기능 기자입니다. 반면 유전자 또는 세포 기능 하 유전 이러한 도구를 성공적으로 구현 응급 모델 시스템에서 입증 되었습니다, 상세한 프로토콜은 여전히 A. mexicanus부족.

A. mexicanus 변화 하는 환경에 대 한 응답에서 진화의 메커니즘에 대 한 중요 한 통찰력을 제공 하 고 다양 한 특성을 조절 하는 새로운 유전자를 식별 하는 기회. 요인의 수는 A. mexicanus 는 쉽게 큰 무리 크기는 실험실에서 물고기를 유지 하는 기능을 포함 하 여 설립된 유전자 모델에서 현재 사용할 수 있는 설립된 게놈 도구를 적용 하기 위한 매우 온순한 모델 제안 투명성, 시퀀스 된 게놈 및 정의 된 행동 분석³⁹. 여기, 우리는 morpholinos, transgenesis, A. mexicanus의 표면 및 동굴 인구에서 유전자 편집의 사용에 대 한 방법론을 설명 합니다. A. mexicanus 에서 이러한 도구의 광범위 한 응용 프로그램의 발달, 생리, 및 행동 차이 cavefish 및 표면 물고기의 진화를 기본 분자 과정에 기계 조사에 대 한 수 있습니다.