Gal4/UAS-System

  Mit Hilfe des GAL4/UAS-Systems (auch UAS-GAL4-System) können beliebige klonierte Gene gezielt in bestimmten Zellen oder Geweben exprimiert werden.^[1] GAL4 ist ein hefespezifischer Transkriptionsfaktor, der unter der Kontrolle eines schwachen Promotors steht und für das Protein GAL4 codiert. Zur Expression wird ein weiterer Promoter oder Enhancer benötigt. Das Protein GAL4 bindet spezifisch an die so genannte UAS (Upstream Activating Sequence), wodurch ein downstream gelegenes Zielgen aktiviert wird. Dies kann z.B. das Gen für das grün fluoreszierende Protein GFP, oder ein zu untersuchendes Gen sein.

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Mit transposablen Elementen (Enhancer-Trap-Element) kann das GAL4-Konstrukt zufällig zwischen eine Enhancerregion und ein Gen springen. In diesem Fall wird durch den Enhancer sowohl dieses Gen, als auch das GAL4-Gen aktiviert. Dieses Verfahren wird als Enhancer-Trap-Technik bezeichnet.

Das GAL4/UAS-System wird dann durch die Kreuzung von zwei Fliegenstämmen erzeugt. Ein Stamm enthält das GAL4-Konstrukt (Treiberlinie), ein zweiter Stamm enthält die UAS-Sequenz (Responderlinie). Beide Sequenzen müssen sich auf zwei verschiedenen Chromosomen befinden. Die Nachkommen enthalten in allen Zellen die GAL4 und UAS-Sequenzen, wobei das dem UAS nachgeschaltete Gen nur in den Zellen exprimiert wird, in denen auch GAL4 aktiv ist. Der Vorteil des Systems liegt in der Kombinatorik einer großen Anzahl bekannter GAL4-Linien mit UAS-gekoppelten Genkonstrukten. Die Gal4-Treiberline bestimmt den Ort der Expression, während die UAS-Linie das Produkt festlegt.

Das Enhancer-Trap-Element enthält die inverted repeats des P-Elements, das GAL4-Gen, ein Markergen white+ zur Identifizierung der Transformanten, eine Polylinker Sequenz (enthält diverse Restriktionsschnittstellen) und ein E. coli Plasmid, zur Klonierung von flankierender genomischer DNA. Das Plasmid enthält eine ORI (origin of replication) sowie eine Ampicillin-Resistenz-Kassette.

Das Gal4/UAS-System gilt als ein Spezialfall der Hefe-Zwei-Hybrid-Systeme.^[2]

Entwickelt wurde das Gal4/UAS-System von Andrea Brand und Norbert Perrimon an der Harvard Medical School und erstmals 1993 in Development publiziert.^[3]

Literatur

1. ↑ Phelps, Brand (1998). Ectopic Gene Expression in Drosophila Using GAL4 System. Methods Vol. 14 (4), S. 367–379
2. ↑ Graw: Genetik. 4. Aufl. Springer-Verlag, 2006
3. ↑ Brand, Perrimon (1993). Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development, Vol. 118, Issue 2 S. 401-415