Экспериментальная методика, которая отключает определённый ген, чтобы изучить его функцию, наблюдая возникающий фенотип.Нокаут гена — это лабораторный метод, позволяющий выяснить, что именно делает тот или иной ген: его удаляют из ДНК организма и наблюдают, какие изменения происходят. Поскольку о функции гена обычно судят по последствиям его утраты, нокаут превращает абстрактную последовательность букв в наблюдаемый эффект: мышь, которая не чувствует запахов, дрожжевая клетка, перестающая расти на определённом сахаре, растение, которое увядает быстрее. В основе подхода лежит простая логика: если хочешь узнать, что делает часть, удали её и посмотри, что сломается. Это делает нокауты одним из самых прямых инструментов генетики, дополняющим методы, которые, наоборот, добавляют или сверхэкспрессируют гены.
Направленное нарушение генов с помощью гомологичной рекомбинации в эмбриональных стволовых клетках мыши было разработано в 1980-х годах, в частности Марио Капекки, Мартином Эвансом и Оливером Смитисом; эта работа была отмечена Нобелевской премией по физиологии или медицине 2007 года. Ранее генетики дрожжей использовали аналогичные стратегии замены для систематического удаления генов.
В классическом варианте исследователи заменяют кодирующую последовательность целевого гена селектируемым маркером, например кассетой устойчивости к антибиотику, используя гомологичную рекомбинацию: собственный аппарат репарации ДНК клетки встраивает сконструированный фрагмент в хромосому, поскольку он соответствует фланкирующим последовательностям. Затем клетки, воспринявшие замену, отбирают, выращивая их в присутствии антибиотика. В организмах, где гомологичная рекомбинация неэффективна, применяют родственные стратегии — CRISPR-Cas9 разрезает ген и позволяет подверженной ошибкам репарации вывести его из строя, РНК-интерференция снижает его выход, не изменяя ДНК, а условные системы удаляют ген только в выбранных тканях или в выбранное время. Полученный организм, клеточную линию или растение затем сравнивают с немодифицированным контролем, чтобы увидеть, какие признаки зависят от отсутствующего гена.
Нокаутные мыши и нокаутные клеточные линии являются стандартом в биомедицинских исследованиях для моделирования болезней человека и для определения функций генов; крупномасштабные нокаутные библиотеки в дрожжах и клетках человека используются для скрининга того, от каких генов зависят лекарство или патоген.
Первые описанные нокаутные мыши, полученные в конце 1980-х годов, несли отключённый ген фермента, участвующего в метаболизме пуринов, и животные оставались жизнеспособными — это показало, что не каждый ген необходим для жизни.
Статей пока нет