LacZ基因

轉基因小鼠實驗系統已被廣泛用於單一基因功能的研究，如組織特異表達和發育程序的調控．產生轉基因小鼠最普遍的方法是將DNA通過顯微注射注入受精卵的原核中．在研究小鼠胚胎髮育過程中外源基因的時空表達方面，將融合基因注射進人小鼠受精卵原核中更是一條行之有效的途徑．

Takcda等人通過上述方法，將SV40早期啟動子和LacZ基因形成的融合基因注入原核來研究小鼠胚胎著床前期發育過程中外源基因的表達．發現注人的外源基因從4細胞到胚泡這段時期均有表達；在桑葚胚時期基因表達的胚胎數占所檢測胚胎數的百分比最高(38%)；另外，表達依靠SV40啟動子的存在．

LacZ基因還可作為外源啟動子在小鼠早期胚胎髮育中是否有功能的指示基因，評估來自不同真核啟動子的基因表達情況．Stevens等人構建的融合基因含有可誘導的小鼠MT-1 promoter和LacZ基因，用鋅誘導處理后，表明MT-1 promoter從小鼠胚胎髮育開始就有功能，它在早至1細胞時期即能通過誘導使其後的LacZ基因表達．Bonnerot等用逆轉錄病毒感染多能幹細胞，通過beta-gal酶活性檢測或通過免疫電鏡技術，證明了所構建的融合基因nls-beta-Can所表達的蛋白分佈在細胞核周圍．用原核注射方法所得結果表明，與LacZ基因相融合的幾種啟動子（SV40e arly,R SV;be ta-actin)在2細胞胚胎中有功能而Mo-MLV啟動子則沒有功能．

lacZ基因融合表達hsp-16.1轉基因品系首先是用於重金屬毒性的評價研究。重金屬鎘暴露濕著激活lacZ基凶融合表達hsp-16.1轉基因品系中lac Z報告基因活性，且這種活性可以被一定濃度鈣離子所抑制(Guvcn et al，1995)。lacZ基因融合表達hsp-16.1轉基因品系不僅僅可以用於評價重金屬水溶液暴露所誘發的毒性，還可以用於評價重金屬污染土壤樣品中的毒性，鎘污染土壤處理同樣可以激活lacZ基因融合表達hsp-16.1轉基因品系中lacZ報告基因活性(Powcr and dc Pomerai，1999)。

進而，lacZ基因融合表達hsp-16.1轉基因品系被用於重金屬聯合暴露毒性的評價研究。雖然高濃度銅或鋅污染土壤樣品只會誘發lacZ基因融合表達hsp-16.1轉基因品系動物m現較微弱的lacZ報告基因活性激活，但是聯合施加鎘與銅污染的土壤樣品誘發lacZ基凶融合表達hsp-16.1轉基因品系動物出現相對於單獨施加銅更強的lac Z報告基因活性激活，而聯合施加鎘與鋅污染的土壤樣品誘發lacZ基因融合表達hsp- 16.1轉基因品系動物則出現相對於單獨施加鋅更弱的lacZ報告基因活性激活(Power and dc Pomcrai，1999)。

不僅用於研究外源基因的時空表達．LacZ基因還可用於研究某基因轉錄起始點附近那段區域的DNA序列具有調控因子的作用及其功能如何．Kothary等用LacZ基因與另一種來自小鼠熱休克蛋白基因hsp68的啟動子相連構成的融合基因來製造轉基因小鼠．

研究結果表明，hsp68基因轉錄起始點附近一664到++113之間的序列對成體尾組織和胎兒階段各種組織中LacZ基因的壓力誘導表達（(stress-inducible expression)是有效的；融合基因從著床前期胚胎到發育的胚泡階段為止對誘導不起反應，如同對內源hsp68基因報道的那樣；在發育的任何階段通過原位染色或Northern分析，甚至在內源基因hsp68組成表達的組織中均無組成表達．由此表明，該融合基因，除含有對熱和亞砷酸鹽誘導有效的序列外，還含有在發育期間控制組織特異性表達的序列．

用攜帶LacZ基因的重組逆轉錄病毒載體做為‘可移動的外顯子’，可以對哺乳動物細胞未知轉錄單位進行原位分析．1989年，Brenner等構建了帶有LacZ基因的Mo-MuLV無轉錄能力的病毒衍生物一一

Mo-M uL V LacZ，這種逆轉錄病毒載體可以隨機插入許多染色體位點，但在每一個細胞中僅插在一個位點上，該載體處於原病毒狀態時缺乏轉錄活性，當它插入到染色體上適當位置表達LacZ基因時，證明周圍染色體區域具轉錄單位，從而為產物還不知道的各種哺乳動物基因轉錄單位的鑒定、作用、分離和研究開闢了一條新的道路．

在醫學方面，利用LacZ基因在哺乳動物中對某些重要蛋白質基因的時空表達和調控進行研究更是蓬勃發展，文獻量也增加較快．在哺乳動物中樞神經系統中，翻磷脂（myelin)對於軸突的形態、功能和生長有顯著影響．1992年，Foran等用由髓磷脂基本蛋白基因的啟動子與LacZ基因構成的融合基因製成轉基因小鼠來研究髓磷脂的時空表達，所得結果也被免疫細胞化學和超微結構的資料所證實．在基因時空表達方面，用類似方法人們還研究了人類zeta-globin基因、人類神經絲H基因、前腦啡肚基因、金屬硫蛋白酶組織抑制物（TIMP)基因等．Yagi等人通過同源重組將LacZ基因插入到基因方n位置，從而檢查fyn基因在中樞神經系統中的時空表達情況．在基因調控方面，Goldhamer等人通過利用LacZ基因來分析生肌決定基因myoD DNA的調控元件，從而進一步研究骨骼肌譜系決定的分子基礎．

利用LacZ基因為基因治療的實際應用進行基礎理論方面的探索更是極為便利的．1990年，Wolff等人用

Rous肉瘤病毒啟動子控制卜半乳糖昔酶基因和熒光素酶基因的轉錄．分別注射到小鼠大腿骨骼肌中，發現在注射區內的肌管中有這兩種基因的表達．1992年，Quantin為研究腺病毒做為基因表達載體在肌細胞中的潛能，構建含有在肌肉特異調節序列控制下的LacZ基因的重組腺病毒載體．注射后在小鼠體內肌肉中表達了75天．

在基因治療方面，血友病B是由於凝血因子IX缺乏所致的一種嚴重出血性疾病，為X染色體連鎖遺傳，在

這種遺傳病的基因治療方面，Yao等利用LacZ基因探索了用小鼠骨骼肌細胞作凝血因子IX的傳遞工具的可行性．他們首次用以Moloney murine leukemia病毒為基礎，含有細菌LacZ基因的載體感染CZC 12成肌細胞，用轉化的細胞注人小鼠骨骼肌中，發現這些細胞重新產生肌纖維，並繼續表達卜半乳糖昔酶．用含有人類凝血因子IX cDNA的重組逆轉錄病毒載體做同樣研究，在小鼠骨骼肌中檢測到每毫升血清中高達1 1}t克的重組人類凝血因子IX的表達．在血友病B的體細胞基因治療方面．這些結果為用骨骼成肌細胞做為有效的基因傳遞工具提供了理論基礎。