小鼠基礎知識六：什么是Cre-lox
Cre- lox系統
是以小鼠作為研究工具，可對體內進行組織時空特異性的基因敲除、敲入及示蹤。Cre-lox系統因其成熟高效的特性，已被廣泛應用于各項體內實驗研究中。
在接下來的基礎系列里，J博士將分別從以下幾個角度系統地介紹Cre-Lox，如果感興趣其中某一部分，敬請關注杰克森實驗室微信公眾號的相關文章：
▲ 小鼠基礎知識系列六：什么是Cre-Lox？
▲ 小鼠基礎知識系列七：小鼠配繁和鑒定策略
▲ 小鼠基礎知識系列八：Tamoxifen誘導型cre
▲ 小鼠基礎知識系列九：四環素誘導型cre
那么，什么是Cre-Lox呢? 在這篇文章里，J博士將從基本原理、應用場景和如何檢索相關小鼠品系三方面為大家介紹。
►►► 1、Cre-Lox基本原理：
Cre (Cre recombinase 重組酶)：最初在P1噬菌體中被發現，特異性識別loxP位點，可以對兩個loxP位點進行催化重組。
loxP位點（圖1）：34個堿基對構成的回文序列，中間間隔的8個堿基對決定了loxP位點的方向。兩個loxP位點的位置和方向決定了Cre重組的方式，包括敲除，反轉和易位。
圖1：loxP位點的序列
►►► 2、Cre-loxP應用場景：
攜帶loxP的小鼠被稱為Floxed小鼠，當它與Cre小鼠交配后，Cre-lox系統開始工作，可以對兩個loxP位點以內的基因進行重組，進而實現基因敲除、表達等目的。
組織特異性敲除（Conditional Knockout, cKO）
如圖2所示意，當組織特異性Cre小鼠與Floxed小鼠配繁后，兩個loxP位點位于同一條染色體上，且方向相同。Cre重組酶可以介導特定組織中兩個同向loxP位點發生同源重組。致使“Gene X”處序列被刪除，如果該序列的刪除使得該基因發生移碼突變，則達到基因敲除的效果。
圖2：Cre-lox系統實現基因敲除的原理
例如：B6.FVB-Tg(Pdx1-cre)6Tuv/J (strain#:014647), 該品系是由mouse Pdx1 (pancreatic and duodenal homeobox 1) 啟動子驅動的Cre小鼠，與Floxed小鼠配繁，可以靶向胰腺組織進行特異性敲除。
具有組織靶向性的Cre小鼠品系很多，在文章后面會介紹如何檢索。
組織特異性過表達（Conditional Knockin, cKI）
Floxed小鼠轉入某個基因的編碼序列，并在這段編碼序列前面插入“LoxP-STOP-LoxP, LSL”元件（圖3）。因此，該Floxed小鼠并不表達插入的基因；當存在Cre重組酶時，STOP元件被刪除，插入基因才會表達。該體系可用于構建基因條件性敲入小鼠模型。
圖3：Cre-lox系統實現條件性表達的原理
Cre報告品系及譜系示蹤
對于Floxed小鼠而言，如果LSL元件后續插入的基因編碼為LacZ、GFP等基因。當存在細胞或組織特異性的Cre重組酶時, STOP元件被刪除, 后續基因可以顯色或表達熒光基因，從而可以實現對某類細胞或特定組織示蹤的目的。
Cre-ER系統
Cre-ER是Cre重組酶與雌激素受體(estrogen receptor, ER)激素結合域的融合蛋白。未使用雌激素或雌激素類似物他莫昔芬（Tamoxifen）誘導時，Cre重組酶停留在細胞質中，無法對loxP位點進行重組。在經Tamoxifen誘導后，Cre重組酶進入細胞核中啟動loxP位點重組。(圖4)
圖4：Tamoxifen誘導Cre-lox系統啟動重組功能的原理
因此，組織特異性Cre-ER和loxP的結合使用，可以實現對基因空間、時間的雙重調控。Cre-ER的改進版本——Cre-ERT2，在雌激素結合域攜帶G400V/M543A/L544A三位點突變，其在無誘導物情況下本底活性更低，而對Tamoxifen的敏感性卻更高。關于誘導型Cre的相關問題，我們會在小鼠基礎知識系列第八講中為大家進行更加詳細的介紹。
►►► 3、Cre-lox數據資源庫
JAX收錄了1000多種Cre表達的小鼠以及更多的Floxed小鼠。其中很多小鼠都有較多的文獻引用和驗證數據。可以使用JAX小鼠搜索引擎快速查找相關品系。
Floxed品系查找
使用JAX® Mice Database(JAX®小鼠資源庫)：www.jax.org/mouse-search來進行搜索。您可以使用篩選框內Strain Attributes – Conditional ready (e.g. floxed)條件（如圖5）。
圖5：使用JAX® Mice Database(JAX®小鼠資源庫)檢索Floxed小鼠品系
Cre品系查找
您同樣可以使用JAX® Mice Database(JAX®小鼠資源庫)：www.jax.org/mouse-search，通過關鍵詞來搜索cre表達的品系。搜索時，在左側篩選框中選擇➡️“Cre Expressing”即可。
除此以外，在JAX®的常用Cre小鼠目錄中提供了多種在不同組織中已經驗證過特異表達的Cre小鼠，您可以在該網頁中尋找您想要的特定組織Cre表達小鼠➡️➡️➡️https://www.jax.org/research-and-faculty/resources/cre-repository/characterized-cre-lines-jax-cre-resource
如果以上沒有您需要的Cre小鼠，還可以通過MGI的Cre Portal (www.creportal.org)網頁進行搜索，如圖6。
圖6：使用MGI database檢索Cre小鼠品系
以上，就是J博士為大家講解的本期小鼠基礎知識的全部內容，后續我們還將會推出更多、更新、更有意思的小鼠基礎知識內容，敬請期待！
是以小鼠作為研究工具，可對體內進行組織時空特異性的基因敲除、敲入及示蹤。Cre-lox系統因其成熟高效的特性，已被廣泛應用于各項體內實驗研究中。
在接下來的基礎系列里，J博士將分別從以下幾個角度系統地介紹Cre-Lox，如果感興趣其中某一部分，敬請關注杰克森實驗室微信公眾號的相關文章：
▲ 小鼠基礎知識系列六：什么是Cre-Lox？
▲ 小鼠基礎知識系列七：小鼠配繁和鑒定策略
▲ 小鼠基礎知識系列八：Tamoxifen誘導型cre
▲ 小鼠基礎知識系列九：四環素誘導型cre
那么，什么是Cre-Lox呢? 在這篇文章里，J博士將從基本原理、應用場景和如何檢索相關小鼠品系三方面為大家介紹。
►►► 1、Cre-Lox基本原理：
Cre (Cre recombinase 重組酶)：最初在P1噬菌體中被發現，特異性識別loxP位點，可以對兩個loxP位點進行催化重組。
loxP位點（圖1）：34個堿基對構成的回文序列，中間間隔的8個堿基對決定了loxP位點的方向。兩個loxP位點的位置和方向決定了Cre重組的方式，包括敲除，反轉和易位。
圖1：loxP位點的序列
►►► 2、Cre-loxP應用場景：
攜帶loxP的小鼠被稱為Floxed小鼠，當它與Cre小鼠交配后，Cre-lox系統開始工作，可以對兩個loxP位點以內的基因進行重組，進而實現基因敲除、表達等目的。
組織特異性敲除（Conditional Knockout, cKO）
如圖2所示意，當組織特異性Cre小鼠與Floxed小鼠配繁后，兩個loxP位點位于同一條染色體上，且方向相同。Cre重組酶可以介導特定組織中兩個同向loxP位點發生同源重組。致使“Gene X”處序列被刪除，如果該序列的刪除使得該基因發生移碼突變，則達到基因敲除的效果。
圖2：Cre-lox系統實現基因敲除的原理
例如：B6.FVB-Tg(Pdx1-cre)6Tuv/J (strain#:014647), 該品系是由mouse Pdx1 (pancreatic and duodenal homeobox 1) 啟動子驅動的Cre小鼠，與Floxed小鼠配繁，可以靶向胰腺組織進行特異性敲除。
具有組織靶向性的Cre小鼠品系很多，在文章后面會介紹如何檢索。
組織特異性過表達（Conditional Knockin, cKI）
Floxed小鼠轉入某個基因的編碼序列，并在這段編碼序列前面插入“LoxP-STOP-LoxP, LSL”元件（圖3）。因此，該Floxed小鼠并不表達插入的基因；當存在Cre重組酶時，STOP元件被刪除，插入基因才會表達。該體系可用于構建基因條件性敲入小鼠模型。
圖3：Cre-lox系統實現條件性表達的原理
Cre報告品系及譜系示蹤
對于Floxed小鼠而言，如果LSL元件后續插入的基因編碼為LacZ、GFP等基因。當存在細胞或組織特異性的Cre重組酶時, STOP元件被刪除, 后續基因可以顯色或表達熒光基因，從而可以實現對某類細胞或特定組織示蹤的目的。
Cre-ER系統
Cre-ER是Cre重組酶與雌激素受體(estrogen receptor, ER)激素結合域的融合蛋白。未使用雌激素或雌激素類似物他莫昔芬（Tamoxifen）誘導時，Cre重組酶停留在細胞質中，無法對loxP位點進行重組。在經Tamoxifen誘導后，Cre重組酶進入細胞核中啟動loxP位點重組。(圖4)
圖4：Tamoxifen誘導Cre-lox系統啟動重組功能的原理
因此，組織特異性Cre-ER和loxP的結合使用，可以實現對基因空間、時間的雙重調控。Cre-ER的改進版本——Cre-ERT2，在雌激素結合域攜帶G400V/M543A/L544A三位點突變，其在無誘導物情況下本底活性更低，而對Tamoxifen的敏感性卻更高。關于誘導型Cre的相關問題，我們會在小鼠基礎知識系列第八講中為大家進行更加詳細的介紹。
►►► 3、Cre-lox數據資源庫
JAX收錄了1000多種Cre表達的小鼠以及更多的Floxed小鼠。其中很多小鼠都有較多的文獻引用和驗證數據。可以使用JAX小鼠搜索引擎快速查找相關品系。
Floxed品系查找
使用JAX® Mice Database(JAX®小鼠資源庫)：www.jax.org/mouse-search來進行搜索。您可以使用篩選框內Strain Attributes – Conditional ready (e.g. floxed)條件（如圖5）。
圖5：使用JAX® Mice Database(JAX®小鼠資源庫)檢索Floxed小鼠品系
Cre品系查找
您同樣可以使用JAX® Mice Database(JAX®小鼠資源庫)：www.jax.org/mouse-search，通過關鍵詞來搜索cre表達的品系。搜索時，在左側篩選框中選擇➡️“Cre Expressing”即可。
除此以外，在JAX®的常用Cre小鼠目錄中提供了多種在不同組織中已經驗證過特異表達的Cre小鼠，您可以在該網頁中尋找您想要的特定組織Cre表達小鼠➡️➡️➡️https://www.jax.org/research-and-faculty/resources/cre-repository/characterized-cre-lines-jax-cre-resource
如果以上沒有您需要的Cre小鼠，還可以通過MGI的Cre Portal (www.creportal.org)網頁進行搜索，如圖6。
圖6：使用MGI database檢索Cre小鼠品系
以上，就是J博士為大家講解的本期小鼠基礎知識的全部內容，后續我們還將會推出更多、更新、更有意思的小鼠基礎知識內容，敬請期待！
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