Нокаут и нокдаун гена

Из любопытства я получил этот вопрос, повлияет ли нокаут (удаление) гена с одной стороны и нокаут (РНКи) того же гена с другой стороны на клетку аналогичным образом или нет.

Если нет, то почему? Если да, применяется ли он к каждому гену?

Нокаут гена будет соответствовать отсутствию экспрессии (делеции гена) в клетке, что может быть уместно для подтверждения функциональной специфичности, наблюдения за процессами, на которые влияет его отсутствие, и некоторыми другими процессами, компенсирующими отсутствие гена.

Нокдаун гена приведет к дефекту экспрессии за счет снижения уровня транскрипта (молчание мРНК).

Теперь вопросы, которые меня интересуют:

  1. отсутствие мРНК и молчание мРНК создадут две разные среды, с которыми клетка может иметь дело или нет.
  2. следует ли нацеливать весь объем транскрипта на то, чтобы иметь тот же фенотип, что и при нокауте гена.
Насколько я понимаю, КД - это значительное снижение экспрессии гена (ген "вниз"), тогда как КО (в гомозиготном/гаплоидном организме) приводит к отсутствию экспрессии гена ("выход").
@abukaj Звучит как хорошее начало для ответа. Почему бы вам не написать один?

Ответы (3)

Это увлекательный набор вопросов. Единственное, что я могу прокомментировать: КД качественно похож на КО?

Мой ответ: иногда да, в целом нет. Чтобы понять почему, мне нравится думать о гипотетическом графике «интересующего фенотипа» по оси y и «экспрессии гена» по оси x. Вы можете себе представить, что этот график может быть монотонным, т. е. что фенотип непрерывно увеличивается или уменьшается по мере увеличения экспрессии. Или также возможно, что этот график может иметь один или несколько минимумов или максимумов. Одним из примеров KD, дающих результаты, отличные от KO, являются основные гены. Если их нокаутировать, то они, конечно, убивают организм. Однако могут быть некоторые уровни нокдауна основных генов, при которых фенотип фактически увеличивается по сравнению с диким типом!

Я эгоистично поделюсь одной из своих статей, где я наблюдал нечто подобное. Мы обнаружили, что нокдаун ADH1 улучшает толерантность к бутанолу у дрожжей, но этот нокаут ADH1 сильно пагубно влияет на толерантность к бутанолу. http://dx.doi.org/10.1007/s10295-015-1713-7

Наивно можно было ожидать, что они должны иметь примерно такой же эффект, но на самом деле может случиться многое. Нокаут гена может индуцировать компенсирующую повышенную регуляцию других генов, а РНК-интерференция может иметь нецелевые эффекты. См., например, эту статью «Генетическая компенсация, вызванная вредными мутациями, но не нокдаунами генов» https://www.nature.com/articles/nature14580

Насколько я понимаю, КД - это значительное снижение экспрессии гена (ген "вниз"), тогда как КО (в гомозиготном/гаплоидном организме) приводит к отсутствию экспрессии гена ("выход").

Цитирую Википедию :

Поскольку РНКи не может полностью отменить экспрессию гена, этот метод иногда называют «нокдауном», чтобы отличить его от процедур «нокаута», при которых экспрессия гена полностью устраняется.