Gene-manipulated mice were discovered for the first time about a quarter century ago. Since then, numerous sophisticated technologies have been developed and applied to answer key questions about the fundamental roles of the genes of interest. Functional genomics can be characterized into gain-of-function and loss-of-function, which are called transgenic and knock-out studies, respectively. To make transgenic mice, the most widely used technique is the microinjection of transgene-containing vectors into the embryonic pronucleus. However, there are critical drawbacks: namely position effects, integration of unknown copies of a foreign gene, and instability of the foreign DNA within the host genome. To overcome these problems, the ROSA26 locus was used for the knock-in site of a transgene. Usage of this locus is discussed for the gain of function study as well as for several brilliant approaches such as conditional/inducible transgenic system, reproducible/inducible knockdown system, specific cell ablation by Cre-mediated expression of DTA, Cre-ERTM mice as a useful tool for temporal gene regulation, MORE mice as a germ line delete and site specific recombinase system. Techniques to make null mutant mice include complicated steps: vector design and construction, colony selection of embryonic stem (ES) cells, production of chimera mice, confirmation of germ line transmission, and so forth. It is tedious and labor intensive work and difficult to approach. Thus, it is not readily accessible by most researchers. In order to overcome such limitations, technical breakthroughs such as reporter knock-in and gene knock-out system, production of homozygous mutant ES cells from a single targeting vector, and production of mutant mice from tetraploid embryos are developed. With these upcoming progresses, it is important to consider how we could develop these systems further and expand to other animal models such as pigs and monkeys that have more physiological similarities to humans.
Kim Hyun-Joo;Shin Young-Min;Chang Suk-Min;Park Chang-Sik;Jin Dong-Il
Reproductive and Developmental Biology
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제30권2호
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pp.93-97
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2006
To study the signaling effect of insulin-like growth factor-I(IGF-1), transgenic mice containing IGF-1 Receptor (IGF-1R) cDNA fused to metallothionein promoter were produced by DNA microinjection into the pronucleus of mouse zygote. Three founders were produced with transgenic mice containing IGF-1R gene. Transgenic mice lines contained approximately $4{\sim}20$ copies of transgenes per cell and transmission of this gene into the progeny with Mendelian manner were determined. The founder mice were mated with normal mice to produce $F_1$ mice and then $F_2$ mice. Transmission rates of IGF-1R transgene in the progeny mice were $25{\sim}60%$ in $F_1$ generation and $40{\sim}50%$ in $F_2$ generation. The mRNA expression of IGF-1R transgene in liver was analyzed using RT-PCR for IGF-1R gene in liver. When body weights of transgenic pups were measured during 4, 10 and 14 weeks after birth, IGF-1R transgenic mice grew faster than non transgenic littermates. This study indicated that growth regulation by IGF-1 signaling through IGF-1R can be elucidated using IGF-1R transgenic mice.
Hertwig's epithelial root sheath (HERS) consists of bi-layered cells derived from the inner and outer dental epithelia and plays important roles in tooth root formation as well as in the maintenance and regeneration of periodontal tissues. With regards to the fate of HERS, and although previous reports have suggested that this entails the formation of epithelial rests of Malassez, apoptosis or an epithelial-mesenchymal transformation (EMT), it is unclear what changes occur in the epithelial cells in this structure. This study examined whether HERS cells undergo EMT using a keratin-14 (K14) cre:ROSA 26 transgenic reporter mouse. The K14 transgene is expressed by many epithelial tissues, including the oral epithelium and the enamel organ. A distinct K14 expression pattern was found in the continuous HERS bi-layer and the epithelial diaphragm were visualized by detecting the ${\beta}$-galactosidase (lacZ) activity in 1 week postnatal mice. The 2 and 4 week old mice showed a fragmented HERS with cell aggregation along the root surface. However, some of the lacZ-positive dissociated cells along the root surface were not positive for pan-cytokeratin. These results suggest that the K14 transgene is a valuable marker of HERS. In addition, the current data suggest that some of the HERS cells may lose their epithelial properties after fragmentation and subsequently undergo EMT.
Dahee Jeong;Yukyeong Lee;Seung-Won Lee;Seokbeom Ham;Minseong Lee;Na Young Choi;Guangming Wu;Hans R. Scholer;Kinarm Ko
Molecules and Cells
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제46권4호
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pp.209-218
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2023
In induced pluripotent stem cells (iPSCs), pluripotency is induced artificially by introducing the transcription factors Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc. When a transgene is introduced using a viral vector, the transgene may be integrated into the host genome and cause a mutation and cancer. No integration occurs when an episomal vector is used, but this method has a limitation in that remnants of the virus or vector remain in the cell, which limits the use of such iPSCs in therapeutic applications. Chemical reprogramming, which relies on treatment with small-molecule compounds to induce pluripotency, can overcome this problem. In this method, reprogramming is induced according to the gene expression pattern of extra-embryonic endoderm (XEN) cells, which are used as an intermediate stage in pluripotency induction. Therefore, iPSCs can be induced only from established XEN cells. We induced XEN cells using small molecules that modulate a signaling pathway and affect epigenetic modifications, and devised a culture method which can produce homogeneous XEN cells. At least 4 passages were required to establish morphologically homogeneous chemically induced XEN (CiXEN) cells, whose properties were similar to those of XEN cells, as revealed through cellular and molecular characterization. Chemically iPSCs derived from CiXEN cells showed characteristics similar to those of mouse embryonic stem cells. Our results show that the homogeneity of CiXEN cells is critical for the efficient induction of pluripotency by chemicals.
We generated transgenic tomato plants with Arabidopsis thaliana $H^+$/cation exchanger gene (C4X4) by Agrobactrium-mediated transformation. We confirmed transgene copy number and transcription by Southern and Northern blot analyses. The intact CAX4-expressing tomato (Lycopersicon esculentum) fruits contained 63-71% more calcium ($Ca^{2+}$) than wild-type fruits. Moreover, ectopic expression of C4X4 in tomato fruits did not show any significant increase of the four kinds of metallic cations analyzed ($Mg^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Mn^{2+}$, and $Cu^{2+})$. The C4X4-expressing tomato plants including their fruits did not show any morphological alternations during whole growth period. These results suggest the enhanced Ca-substrate specificity of CAX4 exchanger in tomato. Therefore, intact CAX4 exchanger can be a useful tool for $Ca^{2+}$ nutrient enrichment of tomato fruits with reduced accumulation of undesirable cations.
El-Shemy, Hany A.;Khalafalla, Mutasim M.;Fujita, Kounosuke;Ishimoto, Masao
BMB Reports
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제39권1호
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pp.61-67
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2006
Molecular co-suppression phenomena are important to consider in transgene experiments. Embryogenic cells were obtained from immature cotyledons and engineered with two different gene constructs (pHV and pHVS) through particle bombardment. Both constructs contain a gene conferring resistance to hygromycin (hpt) as a selective marker and a modified glycinin (11S globulin) gene (V3-1) as a target. sGFP(S65T) as a reporter gene was, however, inserted into the flanking region of the V3-1 gene (pHVS). Fluorescence microscopic screening after the selection of hygromycin, identified clearly the expression of sGFP(S65T) in the transformed soybean embryos bombarded with the pHVS construct. Stable integration of the transgenes was confirmed by polymerase chain reaction (PCR) and Southern blot analysis. Seeds of transgenic plants obtained from the pHV construct frequently lacked an accumulation of endogenous glycinin, which is encoded by homologous genes to the target gene V3-1. Most of the transgenic plants expressing sGFP(S65T) showed highly accumulation of glycinin. The expression of sGFP(S65T) and V3-1 inherits into the next generations. sGFP(S65T) as a reporter gene may be useful to increase the transformation efficiency of transgenic soybean with avoiding gene co-suppression.
The expression of vaccine antigens in transgenic plants has the potential to provide a convenient, stable, safe approach for oral vaccination alternative to traditional parenteral vaccines. Over the past two decades, many different vaccine antigens expressed via the plant nuclear genome have elicited appropriate immunoglobulin responses and have conferred protection upon oral delivery. Up to date, efforts to produce antigen proteins in plants have focused on potato, tobacco, tomato, banana, and seed (maize, rice, soybean, etc). The choice of promoters affects transgene transcription, resulting in changes not only in concentration, but also in the stage tissue and cell specificity of its expression. Inclusion of mucosal adjuvants during immunization with the vaccine antigen has been an important step towards the success of plant-derived vaccines. In animal and Phase I clinical trials several plant-derived vaccine antigens have been found to be safe and induce sufficiently high immune response. Future areas of research should further characterize the induction of the mucosal immune response and appropriate dosage for delivery system of animal and human vaccines. This article reviews the current status of development in the area of the use of plant for the development of oral vaccines.
Zheng, Z. Y.;Y. M. Han;Y. K. Kang;K. B. Oh;W. J. Shin;Lee, K. K.
한국동물번식학회:학술대회논문집
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한국동물번식학회 2002년도 춘계학술발표대회 발표논문초록집
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pp.89-89
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2002
In this study, we examined transmission efficiency and expression level of the transgenes in the transgenic mice. The transgenic lines secreting a considerable amount of human lactoferrin(LF) thrombopoietin(TPO), interleukin-10(IL-10) into their milk were subjected to access the inheritance and maintenance of transgenic phenotype. They were bred through three generations. The transmission frequency for each generations(F9, F10, F11) of 3 lines was 38.03±10.43%(13/35), 48.33±3.76%(19/39) and 31.83±8.88%(9/28) in the LF line, 51.33±18.98%(20/38), 63.70±35.71%(12/20) and 29.57± 15.05%(8/26) in the TPO line, 38.27±17.74%(15/37), 47.47±29.88%(14/28) and 50.87±5.85%(14/28) in the IL-10 line, respectively. (omitted)
The present study characterized the fast skeletal myosin light chain-2 gene (mlc2f) in the euryhaline Javanese ricefish (Oryzias javanicus: Beloniformes). Coding nucleotide and deduced amino acid sequences of Javanese ricefish mlc2f were well conserved in the vertebrate lineage. Javanese ricefish mlc2f showed a typical seven-exon structure, and its promoter exhibited transcription factor binding motifs common to most muscle-specific genes. However, Javanese ricefish mlc2f also displayed tandem duplications of intronic sequences in both intron 1 and intron 3. Based on quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction, the mlc2f transcripts were highly predominant in skeletal muscles of adults and were differentially modulated during embryonic development. Microinjection of the mlc2f promoter-driven red fluorescent protein (RFP) reporter construct successfully exhibited heterologous expression of the fluorescent reporter, primarily in muscular areas of hatchlings, although the distribution pattern of RFP signals was not uniform due to the mosaic nature of the introduced transgene. Data from this study indicate that the Javanese ricefish mlc2f gene has undergone "intra-intronic" duplication events in a species-specific manner and that the mlc2f regulator may also be useful in heterologous expression assays of the skeletal muscles of this species.
Cabbage plants were transformed with the potato proteinase inhibitor II (PINII) gene, bar gene, and hpt gene using Agrobacterium. The expression of the PINII gene was driven by its own promoter which was wound-inducible. Ten transgenic plants were obtained from medium containing hygromycin as a selection antibiotic. The integration and expression of PINII and bar genes were confirmed by Southern and Northern hybridization. Growth and development of diamondback moths (Plutella xylostella) and tobacco cutworm (Spodoptera litura) larvae were examined on $T_1$ plants. The weight of the larvae and pupae of these two insects grown on transgenic plants was not different compared to those grown on wild type plants. However, the pupation and emergence rate of diamondback moths and tobacco cutworms fed on some transgenic plants was lower than on wild type plants. These results suggest that the PINII transgene under the control of a wound-induced promoter may be used for control of insects in transgenic cabbage through reduction of insect progeny number.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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