在1992年，Manfred Gossen与Hermann Bujard展开了开创性研究，成功开发出Tet-off系统，并将研究成果发表在《PNAS》期刊，标题为“Tight control of gene expression in mammalian cells by tetracycline-responsive promoters”。Tet-on/Tet-off系统是分子生物学与基因工程领域中使用最广泛的可诱导基因表达系统之一。该系统源自大肠杆菌的转座子Tn10四环素抗性操纵子（TetO），由Tet响应元件（TRE）、Tet阻遏蛋白（TetR）及其修饰蛋白等组成，能够在真核细胞（如哺乳动物细胞）中，以精准、可逆且剂量依赖的方式控制目标基因的表达。

基本原理

TetR蛋白与TetO具有特异性结合能力。当细胞中没有Tet时，TetR与TetO结合，阻止下游抗性基因的表达；而在Tet存在的情况下，TetR的构象变化使其从TetO上脱离，进而解除对抗性基因的抑制，导致抗性蛋白的表达，产生耐药性。

Tet-off系统原理

tTA是由TetR与单纯疱疹病毒VP16蛋白C端的一部分转录激活结构域融合而成的蛋白，作为四环素阻遏转录激活因子。当多西环素（Dox）不存在时，tTA与TRE结合，启动下游基因的表达；而在Dox存在时，tTA构象改变并离开TRE，导致下游基因表达的终止。

Tet-on系统原理

反义tTA（rtTA）由反义TetR（rTetR）及单纯疱疹病毒VP16蛋白的转录激活区域融合而成，其功能与tTA相反。rtTA仅在四环素存在时激活TRE。当Dox缺失时，rtTA无法结合TRE，下游基因表达被关闭；而在Dox存在的情况下，rtTA的构象变化使其结合TRE，启动下游基因的表达。

关键特性与优势

1. 高度严谨：在未诱导状态下（Tet-off有Dox；Tet-on无Dox），背景泄露表达极低，而在诱导状态下（Tet-off无Dox；Tet-on有Dox），表达水平可接近强组成型启动子。
2. 可逆性：通过增减Dox，可以快速、反复地控制基因表达的开启与关闭，这对研究基因功能的动态变化至关重要。
3. 剂量依赖性：基因表达水平可通过Dox浓度精细调控，铜浓度越高，Tet-on诱导越强，Tet-off抑制越显著。
4. 快速响应：Dox为小分子，能够迅速穿过细胞膜，添加后基因表达在几小时内(mRNA)或几天内(蛋白)即显著变化。
5. 低细胞毒性：在常用浓度下，Dox对多数细胞类型的毒性极低，适合长期实验及在体研究。
6. 广泛适用性：该系统已成功应用于小鼠、大鼠等多种模式生物的研究。

应用场景

1. 功能基因研究：在特定时间或特定细胞类型中诱导某基因的表达，研究其对细胞表型、信号通路、发育或疾病进程的影响；在转基因动物中实现时空特异性的基因表达，利用组织特异性启动子驱动rtTA/tTA表达，并通过Dox控制目标基因的开启或关闭。
2. 神经科学研究：与光遗传学、钙成像等技术结合，研究神经系统的功能与机制。例如，利用Tet-off系统标记小鼠大脑中与恐惧记忆相关的细胞，并通过光遗传激活研究记忆编码、存储与提取的机制。

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