Инбредный штамм - Inbred strain

Инбредные штаммы (также называется инбредные линии, или редко для животных линейные животные) являются лицами определенного виды которые почти идентичны друг другу в генотип из-за долгого инбридинг. Штамм считается инбредным, если он подвергся по крайней мере 20 поколениям брата x сестры или потомства x родительского скрещивания, при этом не менее 98,6% места у человека штамм будет гомозиготный, и каждого человека можно эффективно рассматривать как клоны. Некоторые инбредные линии были выведены на протяжении более 150 поколений, в результате чего особи в популяции изогенный в природе.[1] Инбредные линии животных часто используются в лабораториях для экспериментов, где для воспроизводимости выводов все подопытные животные должны быть как можно более похожими. Однако для некоторых экспериментов генетическое разнообразие в тестовой популяции может быть желательным. Таким образом беспородные породы большинства лабораторных животных также доступны, где аутбредная линия - это штамм организма, который эффективно дикого типа в природе, где как можно меньше инбридинга.[2]

Определенные растения, включая генетические модельный организм Arabidopsis thaliana естественно самоопыление, что позволяет легко создавать инбредные штаммы в лаборатории (другие растения, включая важные генетические модели, такие как кукуруза требовать передачи пыльца от одного цветок другому).[3][4]

В лаборатории

В исследованиях широко использовались инбредные штаммы. Несколько Нобелевских премий были присуждены за работы, которые, вероятно, не могли бы быть выполнены без инбредных штаммов. Эта работа включает исследование Медавара по иммунная толерантность, Разработка Колером и Мильштейном моноклональные антитела, а также исследования Доэрти и Цинкернагеля главный комплекс гистосовместимости (MHC).[1]

Изогенные организмы имеют идентичные или почти идентичные генотипы.[5] что верно для инбредных штаммов, поскольку они обычно имеют сходство не менее 98,6% к 20 поколению.[1] Эта чрезвычайно высокая однородность означает, что требуется меньшее количество особей для получения результатов с тем же уровнем статистической значимости, когда инбредная линия используется по сравнению с аутбредной линией в том же эксперименте.[6]

Селекция инбредных линий часто направлена ​​на специфические фенотипы представляющие интерес, такие как поведенческие черты, такие как предпочтение алкоголя, или физические черты, такие как старение, или они могут быть выбраны по чертам, которые облегчают их использование в экспериментах, например, простота использования в трансгенный эксперименты.[1] Одним из ключевых преимуществ использования инбредных штаммов в качестве модели является то, что штаммы легко доступны для любого исследования, которое вы проводите, и что существуют такие ресурсы, как Лаборатория Джексона, и Flybase, где можно найти штаммы с определенными фенотипами или генотипами среди инбредных линий, рекомбинантных линий и коизогенные штаммы. Эмбрионы линий, которые в настоящее время малоинтересны, могут быть заморожены и сохранены до тех пор, пока не появится интерес к их уникальным генотипическим или фенотипическим признакам.[7]

Рекомбинантные инбредные линии

Картирование QTL с использованием инбредных штаммов

Для анализа увязки количественные признаки, рекомбинантные линии полезны из-за их изогенной природы, поскольку генетическое сходство индивидов позволяет воспроизвести количественный анализ локуса признаков. Репликация увеличивает точность результатов эксперимента по картированию и требуется для таких признаков, как старение, когда незначительные изменения в окружающей среде могут повлиять на продолжительность жизни организма, что приведет к изменению результатов.[8]

Коизогенный штамм

Один тип инбредного штамма, который был изменен или мутирован естественным путем, так что он отличается в одном локус.[9] Такие штаммы полезны при анализе дисперсии внутри инбредной линии или между инбредными линиями, потому что любые различия могут быть вызваны единичным генетическим изменением или различием в условиях окружающей среды между двумя особями одного и того же штамма,[8]

Gal4 линии

Одним из наиболее специфических применений инбредных штаммов дрозофилы является использование Gal4 / UAS направления в исследовании.[10] Gal4 / UAS - это система-драйвер, в которой Gal4 может экспрессироваться в определенных тканях при определенных условиях в зависимости от его местоположения в дрозофиле. геном. При экспрессии Gal4 будет увеличиваться экспрессия генов с последовательностью UAS, специфичной для Gal4, которые обычно не обнаруживаются у Drosophila, что означает, что исследователь может проверить экспрессию трансгенного гена в различных тканях, скрещивая желаемую линию UAS с линией Gal4. с предполагаемым шаблоном выражения. Неизвестные образцы экспрессии также можно определить с помощью Зеленый флуоресцентный белок (GFP) как белок, экспрессируемый UAS. В частности, у дрозофилы есть тысячи линий Gal4 с уникальными и специфическими паттернами экспрессии, что позволяет тестировать большинство паттернов экспрессии в организме.[10]

Эффекты

Инбридинг животных иногда приводит к генетический дрейф. Непрерывное наложение сходной генетики обнажает рецессивные генные паттерны, которые часто приводят к изменениям в репродуктивной способности, приспособленности и способности к выживанию. Уменьшение в этих областях известно как инбридинговая депрессия. Гибрид двух инбредных штаммов можно использовать для нейтрализации вредных рецессивных генов, что приводит к увеличению упомянутых областей. Это известно как гетерозис.[11]

Инбредные штаммы, поскольку они представляют собой небольшие популяции гомозиготных особей, подвержены фиксации новых мутаций посредством генетического дрейфа. Лаборатория Джексона на информационном сеансе по генетическому дрейфу у мышей вычислила быструю оценку скорости мутации на основе наблюдаемых признаков: 1 фенотипическая мутация каждые 1,8 поколения, хотя они предупреждают, что это, вероятно, заниженное представление, потому что использованные данные были для видимых фенотипических изменений, а не изменений фенотипа внутри линий мышей. они также добавляют, что статистически каждые 6-9 поколений мутация в кодирующей последовательности фиксируется, что приводит к созданию нового субшина. При сравнении результатов необходимо проявлять осторожность, чтобы два субшина не сравнивались, потому что субшины могут сильно отличаться.[12]

Известные виды

Крысы и мыши

«Период перед Первой мировой войной привел к инициированию инбридинга у крыс доктором Хелен Кинг примерно в 1909 году и у мышей доктором К.С. Литтлом в 1909 году. Последний проект привел к разработке линии мышей DBA, широко распространенной в настоящее время как два основных субштамма DBA / 1 и DBA / 2, которые были разделены в 1929-1930 годах. Мыши DBA почти исчезли в 1918 году, когда основные стада были уничтожены мышиным паратифом, и только три беспородные мыши остались живы Вскоре после Первой мировой войны д-р LC Strong начал инбридинг у мышей в гораздо большем масштабе, что привело, в частности, к разработке штаммов C3H и CBA, а д-р CC Little - к семейству штаммов C57 (C57BL, C57BR и C57L). Многие из наиболее популярных линий мышей были разработаны в течение следующего десятилетия, а некоторые из них тесно связаны между собой. Данные о однородности митохондриальной ДНК позволяют предположить, что большинство распространенных инбредных линий мышей, вероятно, были получены от одной самки. около 150–200 лет назад . "

«Многие из наиболее широко используемых инбредных линий крыс были также разработаны в этот период, некоторые из них Кертис и Даннинг из Института исследований рака Колумбийского университета. Штаммы, относящиеся к тому времени, включают F344, M520 и Z61, а затем ACI, ACH, A7322 и COP. Триона классическая работа по селекции для лабиринт яркий и тусклый крысы привели к развитию инбредных линий TMB и TMD, а затем к обычному использованию инбредных крыс экспериментальными психологами ».[13]

Крысы

  • Вистар как родовое название инбредных штаммов, таких как Wistar-Kyoto, полученных от аутбредных штаммов Wistar.
  • База данных генома крысы [1] поддерживает самый последний список инбредных линий крыс и их характеристик.

мышей

А генеалогическая карта инбредных линий мышей можно найти Вот на веб-сайте лаборатории Джексона и в настоящее время поддерживается лабораторией.[14]

морские свинки

Г. Роммель впервые начал проводить эксперименты по инбридингу на морских свинках в 1906 году. Штаммы 2 и 13 морских свинок были получены в результате этих экспериментов и используются до сих пор. Сьюэлл Райт взял на себя эксперимент в 1915 году. Перед ним стояла задача проанализировать все данные, накопленные Роммелем. Райт серьезно заинтересовался построением общей математической теории инбридинга. К 1920 году Райт разработал свой метод путевых коэффициентов, который затем использовал для разработки своей математической теории инбридинга. Райт представил коэффициент инбридинга F как корреляция между объединяющими гаметами в 1922 году и большая часть последующей теории инбридинга была разработана на основе его работ. Наиболее широко используемое в настоящее время определение коэффициента инбридинга математически эквивалентно определению Райта.[14]

Медака

Японский Рыба медака имеет высокую толерантность к инбридингу, одна линия была выведена братом и сестрой на протяжении 100 поколений без признаков инбридинговой депрессии, что обеспечивает готовый инструмент для лабораторных исследований и генетических манипуляций. Ключевые особенности Medaka, которые делают его ценным в лаборатории, включают прозрачность на ранних стадиях роста, таких как эмбрион, личинки и молодые особи, что позволяет наблюдать за развитием органов и систем в организме во время роста организма. Они также включают в себя легкость, с которой химерный организм можно создать с помощью различных генетических подходов, таких как имплантация клеток в растущий эмбрион, что позволяет изучать химерные и трансгенные штаммы медаки в лаборатории.[15]

Данио

Хотя у рыбок данио есть много черт, которые стоит изучить, включая их регенерацию, инбредных линий данио возможно, потому, что они испытывают более сильные эффекты от инбридинговой депрессии, чем мыши или рыбы Медака, но неясно, можно ли преодолеть эффекты инбридинга, чтобы можно было создать изогенный штамм для лабораторного использования.[16]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c d Бек Дж. А., Ллойд С., Хафезпараст М., Леннон-Пирс М., Эппиг Дж. Т., Фестинг М. Ф., Фишер Е. М. (январь 2000 г.). «Генеалогия инбредных линий мышей». Природа Генетика. 24 (1): 23–5. Дои:10.1038/71641. PMID  10615122.
  2. ^ "Беспородные поголовья". Изогенный. Получено 28 ноября 2017.
  3. ^ Родерик TH, Шлагер G (1966). «Многофакторное наследование». В Green EL (ред.). Биология лабораторной мыши. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. п. 156. LCCN  65-27978.
  4. ^ Lyon MF (1981). «Правила номенклатуры инбредных штаммов». В зеленом, Маргарет С. (ред.). Генетические варианты и штаммы лабораторных мышей. Штутгарт: Густав Фишер Верлаг. п. 368. ISBN  0-89574-152-0.
  5. ^ «Изогенный». Мерриам-Вебстер. Получено 18 ноября 2017.
  6. ^ «Повышенная статистическая мощность». isogenic.info. Получено 2017-11-30.
  7. ^ «История инбредных пород». isogenic.info. Получено 2017-11-30.
  8. ^ а б Диксон Л.К. (1993). «Использование рекомбинантных инбредных штаммов для картирования генов старения». Genetica. 91 (1–3): 151–65. Дои:10.1007 / BF01435995. PMID  8125266.
  9. ^ Bult CJ, Eppig JT, Blake JA, Kadin JA, Richardson JE (январь 2016 г.). «База данных генома мышей 2016». Исследования нуклеиновых кислот. 44 (D1): D840-7. Дои:10.1093 / нар / gkv1211. ЧВК  4702860. PMID  26578600.
  10. ^ а б Даффи Дж. Б. (2002-09-01). «Система GAL4 у дрозофилы: швейцарский армейский нож генетика мух». Бытие. 34 (1–2): 1–15. Дои:10.1002 / ген.10150. PMID  12324939.
  11. ^ Майкл Фестинг. "Инбридинг и его последствия". Получено 2013-12-19.
  12. ^ «Генетический дрейф: что это такое и его влияние на ваши исследования» (PDF). Лаборатория Джексона. Получено 18 ноября 2017.
  13. ^ Майкл Фестинг. «История инбредных пород». Получено 2013-12-19.
  14. ^ а б «История инбредных пород». isogenic.info. Получено 2017-11-30.
  15. ^ Кирчмайер С., Нарус К., Виттбродт Дж., Лоосли Ф. (апрель 2015 г.). «Геномно-генетический инструментарий костистого медака (Oryzias latipes)». Генетика. 199 (4): 905–18. Дои:10.1534 / генетика.114.173849. ЧВК  4391551. PMID  25855651.
  16. ^ Шинья М., Сакаи Н. (октябрь 2011 г.). «Получение высокогомогенных линий рыбок данио посредством полных спариваний пар сиб». G3. 1 (5): 377–86. Дои:10.1534 / g3.111.000851. ЧВК  3276154. PMID  22384348.