內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(internal ribosome entry site，IRES) 是位于mRNA 的5'端非編碼區(qū)的一段特殊序列, 核糖體能夠直接結(jié)合這段序列，從而起始mRNA的翻譯。IRES允許研究人員在同一啟動(dòng)子的控制下共表達(dá)多個(gè)基因。在過(guò)去的幾十年中，IRES已被用于開發(fā)數(shù)百種轉(zhuǎn)基因模型，并被認(rèn)為是嚙齒動(dòng)物模型中轉(zhuǎn)基因共表達(dá)的“首選”技術(shù)。

IRES作用機(jī)制：靶基因的內(nèi)源性啟動(dòng)子指導(dǎo)單個(gè)mRNA的轉(zhuǎn)錄，該mRNA包含目的基因（見(jiàn)下圖，藍(lán)色）和熒光報(bào)告基因（見(jiàn)下圖，紅色）的編碼區(qū)。報(bào)告基因和目的基因表達(dá)為兩種獨(dú)立的蛋白質(zhì)（非融合），最終使報(bào)告基因保持完全功能。盡可能保留目的基因的內(nèi)源性表達(dá)。

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IRES作用機(jī)制（圖片來(lái)源：www.genoway.com）

IRES序列最早是Pelletier等人于1988年脊髓灰質(zhì)炎病毒 ( poliovirus) 中發(fā)現(xiàn)的。目前人們?cè)谒形⑿『颂呛怂岵《竞推渌《局卸及l(fā)現(xiàn)了類似的IRES序列。例如DNA病毒，包括卡波西肉瘤病毒（KSHV）和皰疹病毒液編碼IRES序列。除了病毒以為，真核生物的mRNA的5'端非編碼區(qū)也可能含有IRES序列。目前很多表達(dá)質(zhì)粒載體上都有IRES序列。

IRES的應(yīng)用：

（1）構(gòu)建基于多基因的疾病模型

IRES已成功用于構(gòu)建模擬各種人類病理的模型。多個(gè)cDNA可以在同一啟動(dòng)子的控制下表達(dá)。這導(dǎo)致這些基因在同一細(xì)胞或組織中共表達(dá)。作者利用IRES共表達(dá)hAPP和hTau蛋白，從而成功構(gòu)建了阿爾茲海默病小鼠模型。

利用IRES共表達(dá)hAPP和hTau蛋白構(gòu)建阿爾茲海默病小鼠模型（Bettina Platt et al. 2011. PLoS One）

（2）構(gòu)建報(bào)告基因模型

IRES 可用于在目的基因的 3' UTR 處插入報(bào)告基因。激活后，包含構(gòu)建 IRES 報(bào)告基因靶基因的 mRNA 被翻譯為兩個(gè)獨(dú)立的蛋白質(zhì)。

報(bào)告基因使研究人員能夠量化基因表達(dá)水平，追蹤表達(dá)目標(biāo)基因的細(xì)胞，并監(jiān)測(cè)基因的調(diào)控。從歷史上看，已經(jīng)成功構(gòu)建了這樣的模型，例如，量化調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的效應(yīng)功能，量化細(xì)胞因子的產(chǎn)生，在時(shí)間上跟蹤產(chǎn)生細(xì)胞因子的細(xì)胞，以及可視化嗅覺(jué)神經(jīng)元中的特定氣味受體。

（3）構(gòu)建細(xì)胞譜系追蹤模型

在目標(biāo)基因的3' UTR處插入IRES使我們能夠開發(fā)用于細(xì)胞譜系跟蹤的模型。研究人員可以使用這些模型來(lái)研究和分析給定細(xì)胞群的時(shí)空細(xì)胞命運(yùn)。

（4）監(jiān)測(cè)KO模型中的細(xì)胞表達(dá)模式

IRES系統(tǒng)廣泛用于KOMP、EUCOMM和NorCOMM等高通量基因聯(lián)合敲除開發(fā)的條件性基因敲除小鼠模型。這些系統(tǒng)使研究人員能夠監(jiān)測(cè)各種組織和細(xì)胞中的基因表達(dá)模式和基因調(diào)控。

（5）生成組織特異性 Cre 驅(qū)動(dòng)細(xì)胞系

IRES通常用于生成Knock-in Cre驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞系。Knock-in方法允許被驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞系忠實(shí)地反映所選Cre表達(dá)位點(diǎn)的表達(dá)模式。IRES序列保留了靶基因的表達(dá)或允許報(bào)告基因的共表達(dá)。報(bào)告基因可以提供有關(guān)Cre重組酶表達(dá)水平或表達(dá)模式的信息。

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