Ein Reportergen ist ein Gen, mit dessen Hilfe die Expression anderer Gene verfolgt werden kann. Das Reportergen wird dabei meistens nach dem zu untersuchenden Gen, unter demselben Promotor eingeführt. In manchen Fällen ist auch die Aktivität des Promotors an sich von Interesse, ohne ein Zielgen. Dabei wird ein Reporterenzym, ein fluoreszentes Reporterprotein oder ein detektierbares Antigen gelegentlich auch als Fusionsprotein exprimiert. Fluoreszente Reportergene sind besonders in der Fluoreszenzmikroskopie von Bedeutung.
Bekannte Reportersysteme das cat-Gen, codiert für eine Chloramphenicol-Acetyltransferase (CAT) das gfp-Gen aus Aequorea victoria, codiert für ein Grün fluoreszierendes Protein (GFP) das gusA-Gen aus Escherichia coli, codiert für eine β-Glucuronidase (GUS) (früher bekannt als uidA-Gen) das lacZ-Gen aus Escherichia coli, codiert für eine β-Galactosidase (β-Gal), meistens zur Blau-Weiß-Selektion die Luciferase-Gene aus Photinus pyralis und Renilla reniformis, codieren für Biolumineszenz-Enzyme das Luciferase-Gen aus Oplophorus gracilirostris, einer Tiefseegarnele, codiert für ein Biolumineszenz-Enzym; NanoLuc ist die gentechnisch optimierte 19 kD-Untereinheit der Oploporus-LuciferaseM. P. Hall, J. Unch, B. F. Binkowski, M. P. Valley, B. L. Butler, M. G. Wood, P. Otto, K. Zimmerman, G. Vidugiris, T. Machleidt, M. B. Robers, H. A. Benink, C. T. Eggers, M. R. Slater, P. L. Meisenheimer, D. H. Klaubert, F. Fan, L. P. Encell, K. V. Wood: Engineered luciferase reporter from a deep sea shrimp utilizing a novel imidazopyrazinone substrate. In: ACS chemical biology. Band 7, Nummer 11, November 2012, S. 1848–1857, doi:10.1021/cb3002478. PMID 22894855, . das Gaussia Luciferase Gen aus Gaussia princeps, einem Ruderfußkrebs, codiert für ein Biolumineszenz-EnzymB. A. Tannous, D. E. Kim, J. L. Fernandez, R. Weissleder, X. O. Breakefield: Codon-optimized Gaussia luciferase cDNA for mammalian gene expression in culture and in vivo. In: Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. Band 11, Nummer 3, März 2005, S. 435–443, doi:10.1016/j.ymthe.2004.10.016. PMID 15727940. das Aequorin-Gen aus biolumineszenten Quallen der Gattung Aequorea, codiert für ein Photoprotein, das als Calciumsensor eingesetzt wirdH. Tanahashi, T. Ito, S. Inouye, F. I. Tsuji, Y. Sakaki: Photoprotein aequorin: use as a reporter enzyme in studying gene expression in mammalian cells. In: Gene. Band 96, Nummer 2, Dezember 1990, S. 249–255. PMID 2269434. das phoA-Gen aus Escherichia coli, codiert für eine Alkalische Phosphatase (AP) In den entsprechenden Reportersystemen werden die cDNAs für diese Proteine in geeignete Expressionsvektoren kloniert.
Beispiel aus der Pflanzenphysiologie Die cDNA-Sequenz des β-Glucuronidase (GUS)-Enzyms wird hinter die Promotorsequenz des zu untersuchenden Gens gehängt, und dann in eine Pflanze transformiert. Je nach Art des Promotors wird dann in verschiedenen Zelltypen, Entwicklungsstadien oder Umweltbedingungen Glucuronidase exprimiert, die nach Zugabe des künstlichen farblosen Substrates X-Gluc einen blauen Farbstoff herstellt. Mit diesem System kann man Genexpression auf Organ-, Gewebe- und Zellebene verfolgen.
Geschichte Jahr Genname Genprodukt Bedeutung Assay Quelle1961 lacZ β-GalactosidaseFrançois Jacob und Jacques Monod erhielten 1965 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Enzym-Assay, Histochemie (mit X-Gal)1962 rfpRot fluoreszierendes ProteinMikroskopie, Spektrophotometrie1979 cat Chloramphenicol-Acetyltransferase Messung der Genexpression in Eukaryoten. Chloramphenicol-Acetylierung1985lucLuciferaseVerwendet Biolumineszenz als Reporter.Biolumineszenz1987gusΒ-GlucuronidaseWird bei Pflanzen zur Färbung der Genexpression verwendet.Histochemie, Fluoreszenzmikroskopie1994 gfp Grün fluoreszierendes ProteinGenexpression in Echtzeit. Fluoreszenzmikroskopie
Literatur S. R. Kain & S. Ganguly: Overview of Genetic Reporter Systems. In: Current Protocols in Molecular Biology. Mai 2001; Chapter 9: Unit 9.6 PMID 18265284 H. A. Shuman & T. J. Silhavy: The art and design of genetic screens: Escherichia coli. In: Nat. Rev. Genet. Band 4 2003, S. 419–31. PMID 12776212
Siehe auch Markergen
Einzelnachweise
Kategorie:Gen Kategorie:Molekularbiologie Kategorie:Nukleinsäure-Methode Kategorie:Biochemisches Nachweisverfahren Kategorie:Desoxyribonukleinsäure