Эктопический — это слово, используемое с префиксом ecto-, означающим «вне», и суффиксом -topic, означающим «место». Эктопическая экспрессия — это аномальная экспрессия гена в типе клеток, типе ткани или на стадии развития, на которой ген обычно не экспрессируется. [1] [2] Термин эктопическая экспрессия в основном используется в исследованиях с использованием метазоа, особенно Drosophila melanogaster в исследовательских целях.
Хотя эктопическая экспрессия может быть вызвана естественным состоянием, [1] она редко встречается в природе, поскольку является результатом дефектов в регуляции генов. Фактически, эктопическая экспрессия чаще используется в исследовательских целях. Искусственно вызванная экспрессия генов помогает определить функцию интересующего гена. Используются такие распространенные методы, как сверхэкспрессия или неправильная экспрессия генов с помощью системы UAS-Gal4 в D. melanogaster . [2] В модельных организмах такие методы используются для проведения генетических скринингов с целью определения функции гена, участвующего в определенных клеточных или развивающих процессах. [3]
Эктопическая экспрессия с использованием этих методов является полезным инструментом, поскольку фенотипы, индуцированные в ткани или типе клеток, где они обычно не экспрессируются, легко различимы по сравнению с тканью или типом клеток, где ген экспрессируется нормально. Сравнивая с его базальной экспрессией, можно определить функцию интересующего гена. [3]
Хотя понимание эктопической экспрессии касается эндогенных генов в организме, его можно расширить до похожей концепции, такой как трансгенез , когда экзогенный ген вводится в тип клетки или ткани, в которых ген обычно не экспрессируется. [4] Практика эктопической экспрессии в биологической науке не ограничивается только определением функции гена в известном типе клетки или ткани, но также применяется для обнаружения неизвестных или дополнительных функций гена путем эктопической экспрессии.
Белок парной коробки Pax-6 у людей является фактором транскрипции, который является основным регуляторным геном развития глаз и мозга. [5] Эктопическая экспрессия гомолога Drosophila eyeless ( ey ) была использована для определения роли Pax-6 у людей. Используя тканеспецифическую систему UAS-Gal4 , ey может быть индуцирован на ногах, крыльях, жужжальцах и антеннах трансгенных мух, чтобы продемонстрировать функции ey . [6]
Ген обонятельного рецептора (OR) обычно экспрессируется в обонятельной ткани человека и мыши с основной функцией в качестве обонятельного рецептора для обнаружения одорантов . [7] У людей с дефектом этого гена наблюдаются нарушения вкуса и обоняния. Сообщалось, что OR также экспрессируется в сперматозоидах и яичках с особым акцентом в виде эктопической экспрессии. В исследовании исследователи выявили эктопическую экспрессию генов OR в неосязательных тканях в мышиной модели путем измерения уровней транскриптов. [8] Здесь они обнаружили относительно низкую экспрессию гена OR по сравнению с обонятельной тканью, что указывает на то, что ген OR в другой ткани не имеет дополнительной функции, но они предполагают, что существует вероятность того, что небольшие подмножества OR могут иметь функциональные роли в разных тканях. [8]
Известно, что белки точки разрыва 2 хромосомы X синовиальной саркомы (SSX2) локализуются в ядре и работают как транскрипционный репрессор. Кроме того, экспрессия SSX2 часто наблюдается при меланоме, [9], но роль гена не была оценена. Таким образом, исследователи использовали принцип эктопической экспрессии для экспрессии SSX2 в различных клеточных линиях, включая клетки раковых моделей. Они обнаружили важные фенотипы эктопической экспрессии SSX2, которая участвует в онкогенезе : 1) немедленная индукция геномной нестабильности, 2) долгосрочная поддержка роста опухолевых клеток. [10]