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Puriney's Notes

Puriney=purine+Y, my Wonderland

 
 
 

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【bio】【图说宠物猪】猪究竟愿不愿意被改造为mini版宠物?  

2011-06-22 11:56:15|  分类: Bio |  标签: |举报 |字号 订阅

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【摘要】一般的猪可以通过体细胞克隆技术实现mini化(也就是侏儒化)华丽丽变身为宠物猪,但是猪们愿不愿意呢?伦理上是否要考虑?另外增加猪们萌属性的方法还有就是让猪们发光,已经实现的方法是发荧光,而且还可以发多种荧光。本人臆想的方法是实现萤光表达。


一、猪,“被”mini化——小小的伦理争论

猪,一种智商其实很高的动物,以其憨厚可爱的形态使得自身的萌属性指数超高。加上愤怒的小鸟里的绿色猪头的潮流,猪,尤其是宠物猪更是萌的一塌糊涂。

【图说宠物猪】猪究竟愿不愿意被改造为mini版宠物? - 飘零迷丁儿 - 吾本罪人



不是所有骑白马的都是白马王子,不是所有的萌猪都可以当作宠物猪。毕竟,一般的猪,4个月的体型就不能让人接受了。所以宠物猪们都是特殊的品种,就是这些个天生体型就是如此mini可爱。能不能实现对猪的宠物化呢?答案是可以滴!2011年6月17号,第五届中国生物产业大会在深圳会展中心开幕。华大基因展示了基因克隆宠物猪米米、麦麦。这两头猪实际上有4个月大,但是体型仍然维持在1个月。所以华大成功实现了猪的宠物化。舆论也开始争相追捧,讲说这些猪肿么肿么萌。

美其名曰确实是实现了猪的宠物化、mini化,但本质上,就是把猪给侏儒化了。这让猪们情何以堪哟。试着揣摩一下,如果乃是个男僧,可以长个190标准模特身材,爸妈想要把你定格在可爱的一年级,乃作何感受?情何以堪。不过话峰一转,不能变成宠物猪,只能当肉猪,被吃掉?!更是情何以堪呀。

猪们呀,乃们的命运呀……

 



图1  2011年6月17日华大克隆宠物猪


二、荧光猪,让宠物猪们更萌
撇开费人口舌与脑水的伦理讨论,还是来看看增加猪们萌属性的其他方法——荧光猪。

如愤怒的小鸟里的那个猪头,可以通过基因工程,给猪转个绿色荧光基因即可。于是猪们就表达了绿色荧光啦。人们的欲望是无止境的,不仅仅可以实现一种荧光的表达,还可以实现多种荧光的表达哟。如图2,此猪可以同时表达四种荧光蛋白[1],于是可以发绿色光、红色光、蓝色光、黄色光。(WT是野生型wide type,图中没有黄色的)

【图说宠物猪】猪究竟愿不愿意被改造为mini版宠物? - 飘零迷丁儿 - 吾本罪人
图2  四色荧光基因猪  Use of the 2A Peptide for Generation of Multi-Transgenic Pigs through a Single Round of Nuclear Transfer


获得这些猪所突破的所谓技术难点是:哺乳动物实现多个转基因的高水平共表达。关键词:多、高、共。

这里有两个策略可以用来实现多个转入基因的表达(如下图所示)

【图说宠物猪】猪究竟愿不愿意被改造为mini版宠物? - 飘零迷丁儿 - 吾本罪人
图3  两种转化策略。(1)最直接且最方便的方案,独立转化;(2)串联基因成载体转化
 

(1)直接将四种荧光基因表达载体同时转入宿主(也就是猪体细胞,比如成纤维细胞)。这种最直接、最简单的方案可以使得四种载体同时存在宿主內,理论上就可以实现多基因的共表达。但是文中数据(未发表)显示,转基因的效率很低、而细胞筛选之后这些基因的表达水平也很低。所以最直接、最简单的方案并不能成立。

(2)将这四个基因串联在一个表达载体上。这样类似限制性内切酶酶切——连接酶连接的方案,实现基因组装的实验,本科生都可以做。因为理论上这些个基因存在与同一个表达载体上,所以基因拷贝的数量是一致的、基因启动表达的时间是同步的,所以每个基因串联之后,理论上这多个基因共表达时可以实现等水平的表达。但是实际总是不像理论上如此一帆风顺,实际情况是下游的基因表达水平总是比上游的基因表达水平要低很多。


如此违背理论预测的结果实际上才是可以解释的。这一切的故事发生在翻译水平(如图4)。当所有基因“无缝”串联连接时,核糖体一边拖着越来越长的肽链,一边继续沿着mRNA翻译。问题就在于其亲和力可能不足以维持如此长片段转录本的翻译,在翻译到一半时(比如在黄色荧光蛋白处)就脱离转录本了。于是造成上游基因表达的机会更多,而下游基因表达的机会更少。从而下游基因表达量不如上游基因表达量。

【图说宠物猪】猪究竟愿不愿意被改造为mini版宠物? - 飘零迷丁儿 - 吾本罪人

图4  “无缝”串联四种基因。 一次翻译事件发生,获得四种非独立的表达蛋白。下游基因表达量低于上游表达量。 


当然,如图5所示,解决这个问题的办法可以是每一个基因的上游单独设置一个RBS。具体来说,基因工程里大量使用的方案是用IRES(病毒在宿主翻译起始序列)[3]这样每一个基因在招募核糖体时都是独立的。这样各个基因表达的机会不受彼此限制。不过新的问题是:他们各自表达机会不是相同的。独立发生四次翻译事件表达四种基因。这意味着这个方案并不是完美方案,每个基因表达量很有可能不是一致的,不能实现同水平表达。虽然四种蛋白表达可能都很高,但是四种的表达量却不同。甚至都不可预测哪个表达多、哪个表达少。不可控的事情,显然不是完美的。


【图说宠物猪】猪究竟愿不愿意被改造为mini版宠物? - 飘零迷丁儿 - 吾本罪人

 图5  每个基因转录本独立招募核糖体进行翻译。四次独立翻译事件发生获得四种独立的表达蛋白。每个基因表达量互补干扰但却不相同(相近)

毕竟如果只是给猪上四种颜色,这项技术确实足够了。这项技术真正的科学意义在于可以为癌细胞定位等提供方案。可以用四种颜色来标记不同细胞,四种颜色能相同深度是理想的,方便标记和比较。所以如果诸君有在做基因共表达的,不妨可以考虑这个策略。


如图6所示,于是新的方案诞生了[2],就是基于2A短肽的方案。这段序列是19个氨基酸。简单来说,它的功能就是剪切相邻肽链。如此一来,核糖体翻译完毕上游红色荧光蛋白,就可以脱去红色蛋白,跳到下游绿色蛋白的翻译过程。一次翻译事件的发生,可以实现了四个基因的等量共表达。

【图说宠物猪】猪究竟愿不愿意被改造为mini版宠物? - 飘零迷丁儿 - 吾本罪人
 图6  基于2A短肽的载体构建方案。 一次翻译事件发生,获得四种独立的表达蛋白。 每个基因表达量相同(相近)


三、荧光猪不如萤光猪

如果想要看见自己的宠物猪能够发blingbling冷艳的荧光,那需要在紫外作为激发光下。更为悲剧的是,亲们是不能看见四种荧光同时高表达的照片滴。因为四种蛋白的激发光波长不同。

所以鄙人才会说:荧光猪不如萤光猪呀!个人认为是可行的(别告诉我已经有人做出来了)。毕竟植物里早就已经实现了荧光植物的育种[4]。高中生物课本里有印象。

【图说宠物猪】猪究竟愿不愿意被改造为mini版宠物? - 飘零迷丁儿 - 吾本罪人


萤火虫是自然界发光的佼佼者了。简单来说,其发光原理[5]是荧光素在荧光素酶的催化作用下得到激发态的氧化荧光素。当分子从激发态回到基态时,能量以光能形式释放(95%),如此萤火虫才不会被热能烧死。




所以科学家们呀,如果你们钱还有多,不妨给我们做一个会发萤光的猪猪来玩玩吧!


【参考】



p.s. 毕业季,治愈期。写写blog慢慢自愈好了。。。






 
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