Tet on/offシステム

平林 敬浩、八木 健
大阪大学 大学院生命機能研究科 時空生物学講座 心生物学グループ
DOI：10.14931/bsd.1219　原稿受付日：2012年5月19日　原稿完成日：2012年7月24日
担当編集委員：大隅 典子（東北大学 大学院医学系研究科 附属創生応用医学研究センター 脳神経科学コアセンター 発生発達神経科学分野）

英：Tet-on/off systems, tetracycline-controlled transcriptional activation systems

同義語：テトラサイクリン遺伝子発現調節システム、テトラサイクリン遺伝子発現誘導系

　Tet-on/offシステムとは抗生物質テトラサイクリン誘導体であるドキシサイクリンを投与することで細胞あるいは動物個体において可逆的に目的遺伝子の発現を調節できる実験系である。このシステムは大腸菌テトラサイクリン耐性オペロンで働くTetリプレッサー（TetR）とTetオペレーター配列(tetO配列)を利用し、TetRはテトラサイクリン非存在下でtetO配列に結合するが、テトラサイクリンが結合するとtetO配列に結合できなくなるという性質を利用している。 ドキシサイクリン存在下で目的遺伝子を発現するものをTet-Onシステム、逆にドキシサイクリン非存在下で目的遺伝子が発現し、ドキシサイクリン存在下では発現が抑制されるものをTet-Offシステムと呼ぶ。

Tet on/off システムとは

　Tet-on/offシステムとは大腸菌のもつTetリプレッサー、およびTetオペレーターを利用し、抗生物質テトラサイクリン誘導体であるドキシサイクリンを投与することで細胞あるいは動物個体において可逆的に目的遺伝子の発現を調節できる実験系であり、1990年代にHermann BujardとManfred Gossenによって開発された。これまでの遺伝子発現実験系では目的遺伝子の発現は「する」「しない」しか制御できなかったが、本システムでは発現量を段階的にかつ容易に調節できるという特徴を持つ。

基本要素

テトラサイクリン調節性トランス活性化因子

tetracycline transactivator (tTA)

　TetRとヘルペスウイルス由来のVP16転写活性ドメイン (VP16AD)との融合タンパク質でありtetO配列に結合すると下流のプロモーターを活性化する。ドキシサイクリンと結合するとTetRがtetO配列に結合できなくなるためtetO配列下流のプロモーターは活性化しない。

リバーステトラサイクリン調節性トランス活性化因子

reverse tetracycline transactivator (reverse tTAまたはrtTA)

　TetR のアミノ酸残基を一部改変して作製されたreverse TetR（rTetR）とVP16ADとの融合タンパク質である。tTAとは逆にドキシサイクリンと結合することでtetO配列に結合し、下流のプロモーターを活性化する。

テトラサイクリン応答因子

Tetracycline response element (TRE)

　大腸菌のtetO配列の繰り返し配列から成りtTAあるいはrtTAが結合すると下流のプロモーターを活性化する。

図１ Tet-onシステム

Tet-onシステム

　目的の遺伝子を発現する組織、細胞に適したプロモーターの制御下でrtTAを発現する制御ベクター (regular vector)、およびTRE配列をもつ最小プロモーター (minimal promoter)の下流に目的遺伝子をつなげた応答ベクター (response vector)の両者を細胞あるいは動物個体に導入する。 発現したrtTAはドキシサイクリン非存在下 (Dox-)ではTREに結合しないが、ドキシサイクリンの培地への添加あるいは動物個体への投与 (Dox+)によりTREと結合するようになり、目的の遺伝子を発現するようになる。また、この発現制御はドキシサイクリン濃度依存的であるためドキシサイクリンの量で発現量を調節することが出来る（図１）。

図２ Tet-offシステム

Tet-offシステム

　細胞あるいは動物個体に導入するベクターのうち、制御ベクターが発現する遺伝子がtTAであることがTet-onシステムとの違いである。発現したtTAはrtTAとは逆にドキシサイクリン存在下 (Dox+)ではTREに結合しないが、ドキシサイクリンの培地からの除去あるいは動物個体への投与中止(Dox-)によりTREと結合するようになり、目的の遺伝子を発現するようになる。また、この発現制御はTet-onシステムと同様にドキシサイクリンの量で発現量を調節することが出来る（図２）。

システム使用上の注意点

　テトラサイクリンより誘導体ドキシサイクリンの方がより強い転写誘導活性を示すため発現調節にはドキシサイクリンが用いられる。特にTet-Onシステムの場合、rtTAとテトラサイクリンとの結合が弱いため、必ずドキシサイクリンを使用する必要がある。また、Tet-onシステムはTet-offシステムに比して厳密な遺伝子調節が制御しにくい傾向がある。