公共科学图书馆一号。2015; 10(7):e0131481。
靶向缺失Btg1和Btg2导致轴向骨骼的同源性转换
,#1 ,#1 ,2 ,三 ,4 ,1和1,*
埃丝特·蒂杰雄(Esther Tijchon)
1荷兰奈梅亨Radboud大学医学中心儿科肿瘤实验室
多雷特·范·英根·谢诺
1荷兰奈梅亨Radboud大学医学中心儿科肿瘤实验室
弗雷德·范·奥普泽兰
2荷兰奈梅亨拉德布大学医学中心儿科传染病实验室
费利斯·蒂龙
三国家研究委员会细胞生物学和神经生物学研究所,圣卢西亚基金会00143,意大利罗马
彼得·胡格布鲁格
4荷兰乌得勒支Maxima公主儿科肿瘤中心
弗兰克·范·吕文
1荷兰奈梅亨Radboud大学医学中心儿科肿瘤实验室
布兰卡·谢扬
1荷兰奈梅亨拉德布大学医学中心儿科肿瘤实验室
蒂姆·托马斯,编辑器
1荷兰奈梅亨Radboud大学医学中心儿科肿瘤实验室
2荷兰奈梅亨Radboud大学医学中心儿科传染病实验室
三意大利罗马圣卢西亚00143基金会国家研究委员会细胞生物学和神经生物学研究所
4荷兰乌得勒支Maxima公主儿科肿瘤中心
澳大利亚沃尔特和伊丽莎医学研究厅
#贡献均等。
竞争利益:提交人声明,不存在相互竞争的利益。
构思并设计实验:ET PMH FNVL BS。执行实验:ET DvIS FvO。分析数据:ET DvIS BS。贡献试剂/材料/分析工具:FT。撰写论文:ET PMH FNVL BS。
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摘要
Btg1和Btg2编码高度同源的蛋白质,在不同的细胞谱系中广泛表达,并与不同类型的癌症有关。研究表明,Btg1和Btg2可以调节不同转录调控因子的功能,包括Hox和Smad转录因子。在本研究中,我们检查了体内鼠标的作用Btg1型和Btg2型指定轴向骨骼区域性特征的基因。因此,我们检测了Btg1型和Btg2型单基因敲除小鼠,以及新产生的小鼠Btg1型
-/-;Btg2型
-/-双基因敲除小鼠是活的,但表现出非孟德尔遗传和较小的产仔数。我们观察到,无论是单一的还是复合的,都有独特的和重叠的表型,这让人联想到沿着前后轴的同源异型转化Btg1型和Btg2型击倒动物。两者都有Btg1型
-/-和Btg2型
-/-小鼠表现出第七颈椎的部分后变,在Btg1型
-/-;Btg2型
-/-小鼠,证明Btg1和Btg2协同作用Btg2型,但不是Btg1型,足以将第十三胸椎完全后移到第一腰椎。此外,Btg2型
-/-动物表现出第六腰椎到第一骶椎的完全后移,在Btg1型
-/-老鼠。这个Btg1型
-/-;Btg2型
-/-动物表现出更强的表型,表现为L5到S1的转化。这些数据表明Btg1型和Btg2型轴向骨骼的正常脊椎模式需要这些基因,但每个基因在沿着骨骼的前后轴确定身份方面的贡献不同。
介绍
脊椎动物的轴向骨骼由类似的结构组成,这些结构沿着身体轴从前面延伸到后面:枕骨、颈椎、胸椎、腰椎、骶骨和尾椎。在小鼠体内,有30个椎体前叶,分为7个颈椎、13个胸椎、6个腰椎和4个骶骨[1]。脊椎发育包括两个阶段,一个是体细胞从胸前中胚层(PSM)分割的早期阶段,另一个是躯体模式和规格化的后期阶段[2]。轴向骨骼的节段性身份由多种信号机制调节,需要特定转录调控因子(称为Hox基因)的局部激活。这个基因家族由39个高度保守的转录因子组成,它们被组织成四个簇,包括霍克斯A,HoxB公司,霍克斯C和霍克斯D[三,4].霍克斯基因沿身体前后轴呈梯度表达[5–7],因此控制轴向骨架的身份。解除管制霍克斯基因功能导致同源变异,其中一个结构获得相邻同源结构的形态特征,这是由基因簇决定的表型霍克斯受影响的基因[8,9]。其他对正确控制脊椎特性重要的转录调控因子包括哺乳动物三胸群(TrxG)和多囊群(PcG)蛋白质,它们控制脊椎的表达霍克斯基因[10,11]。此外,Hox基因的表达受不同的信号通路调节,包括骨形态发生蛋白(BMP),这是正常轴向骨骼发育所必需的[12,13].
这个B细胞易位基因1(Btg1)和Btg2型属于BTG/TOB抗增殖基因家族,其基因产物具有74%的蛋白质序列相似性[14,15]。Btg1和Btg2蛋白调节各种细胞过程,包括增殖、分化和凋亡,而在各种癌症中,包括B细胞恶性肿瘤中,已观察到表达失调[16–19]。此外英国电信1号在儿童B细胞前体急性淋巴细胞白血病(BCP-ALL)中,该基因经常受到单等位基因缺失的影响,但在基站2[18,20]。另一方面,在弥漫性大B细胞淋巴瘤中,这两个基因都是点突变的靶点[21,22]。此外,这两种蛋白都增强同源域蛋白HoxB9的转录活性,而Btg2与受体调节的SMAD蛋白SMAD1和SMAD8相关,从而激活BMP依赖性转录[23,24]。以前的研究使用Btg2型-/-小鼠表现出轴向骨骼椎体的后部同源异型转化,这归因于BMP/Smad信号受损[23]。然而,Btg1是否调节轴向椎体的模式,并显示出与Btg2相似的功能,尚待确定。
几种白血病相关基因,包括Hox转录因子及其上游调节因子Bmi1,在脊椎动物身体计划的区域模式中起着关键作用[8,25–27]。在这里,我们检查了体内Btg1和Btg2在使用单基因敲除小鼠和双基因敲除鼠确定骨骼前后轴脊椎区域身份中的作用Btg1型和Btg2型该分析表明,Btg1和Btg2均调节颈胸和腰骶交界处的脊椎规格。另一方面,Btg2在胸腰椎交界处的模式形成中发挥着独特的作用,而胸腰椎交界处在Btg1型-/-老鼠。
方法
实验动物
C57BL/6J型Btg1型-/-和Btg2型-/-之前已经描述过老鼠[28]分别是J.P.Rouault和F.Tirone赠送的礼物。[23].Btg1型-/-;Btg2型-/-小鼠是通过多次交叉获得的Btg1型-/-具有Btg2型-/-老鼠。动物在我们的动物设施中处于特定的无致病条件下。所有动物实验均由Radboud大学医学中心动物实验委员会批准,并按照机构和国家指南进行。
小鼠的基因分型通常采用PCR,使用耳夹中的DNA。为了鉴定携带零等位基因或野生型等位基因的小鼠,需要两个与靶向外显子1互补的引物(mBtg1型_F 5'-CCATGCATCCCTTCTACACC-3';mBtg1型_R5'-TGCAGGCTCTGGCTGAAAGT-3')和一个与新霉素盒互补的引物(mBtg1型Neo_R 5'-CGGAGAACCTGTGCAATC-3’)合并。野生型(WT)非目标Btg1型用外显子1引物将等位基因鉴定为136bp的PCR片段Btg1型-/-等位基因作为带有新霉素特异引物的360bp PCR片段。Btg2型使用四个引物(两个与目标外显子2互补的引物)通过PCR检测内源性Btg2型等位基因(mBtg2型_F 5'-CATCCAAGGTTCTGCTATC-3';mBtg2型_R 5'-GCCATCACATAGTTCTTCGAG-3'),一个补充新霉素盒,一个特异于外显子1(mBtg2型Neo_F 5'-CTTCTATCCCTTCTTGACGAG-3';mBtg2型ExI_R 5’-CACGCGGAGAACCGACAT-3’),在PCR反应中结合。野生型(WT)非目标Btg2型等位基因经外显子2引物鉴定为289bp的PCR片段Btg2型-/-等位基因为1372bp PCR片段,带有外显子1和新霉素特异性引物。
骨骼染色与分析
第18.5dpc天的胚胎被取出内脏,并在4°C的95%EtOH中固定。在室温下,通过添加0.005%茜素红S(Sigma-Aldrich),在70%乙醇/5%乙酸和5%阿尔西安蓝(8GX,Sigma-奥尔德里奇)(70%乙醇中0.4%阿尔西安蓝)中对骨骼的软骨和骨骼进行24-48小时染色。胚胎在一系列逐渐降低KOH浓度和增加甘油浓度的过程中被去除,最后储存在100%甘油中。
通过显微镜分析计算胸骨、脊椎(颈椎、胸椎、腰椎和骶骨)和肋骨的数量,对骨骼的轴向变形进行评分。
结果
的生成Btg1型和Btg2型基因剔除小鼠
为了研究Btg1和Btg2在正常发育过程中的功能,我们获得Btg1型-/-和Btg2型-/-单次击倒[23,28]、和生成Btg1型-/-;Btg2型-/-双敲除小鼠C57Bl/6J型背景并检查其外观是否有明显异常(). 后代的基因分型显示出非孟德尔遗传模式Btg1型单基因敲除杂交中的敲除等位基因(),而Btg2型敲除等位基因在复合杂交中的代表性极低(). 不同的纯合子敲除动物没有表现出明显的发育缺陷,尽管杂交后的产仔数Btg1型,Btg2型或Btg1;Btg2型与野生动物相比,纯合基因敲除系似乎更小().
的特征Btg1型-/-,Btg2型-/-和Btg1型-/-;Btg2型-/-老鼠。(A) 鼠标Btg1型通过插入新霉素抗性盒破坏基因SacII公司第一外显子的限制位点。第二外显子Btg2型基因在反义方向被新霉素盒取代。箭头表示用于基因分型的引物的位置。(B) 使用Btg1和Btg2野生型(WT)和敲除(KO)等位基因的特异性引物,通过PCR对基因组DNA进行基因分型。(C) 从野生型、杂合型和纯合型中获得的幼崽数量Btg1型,Btg2型和Btg1xBtg2型繁殖。数据来自至少4个独立交叉口。*,P(P)< 0.05, **,P(P)< 0.01, ***,P(P)< 0.001.
表1
后代的孟德尔遗传Btg1型-、和Btg2型单基因敲除小鼠。
繁殖对 | %WT支出/支出。 | %+/-扩展/对象。 | %-/-导出/对象。 | P值 |
---|
重量x重量 | 100/100 | 0/0 | 0/0 | n.s(n=176) |
Btg1型+/+x Btg1+/-
| 50/71 | 50/29 | 0/0 | <0.0001(n=24) |
Btg1型+/-x英国热量1+/-
| 25/32 | 50/59 | 25/9 | 0.001(n=104) |
Btg1型+/-x Btg1-/-
| 0/0 | 50/56 | 50/44 | n.s(n=126) |
Btg1型-/-x Btg1-/-
| 0/0 | 0/0 | 100/100 | n.s(n=234) |
Btg2型+/+x Btg2+/-
| 50/49 | 50/51 | 0/0 | n.s(n=61) |
Btg2型+/-x Btg2+/-
| 25/30 | 50/54 | 25/16 | n.s(n=32) |
Btg2型+/-x Btg2-/-
| 0/0 | 50/49 | 50/51 | n.s(n=41) |
Btg2型-/-x Btg2-/-
| 0/0 | 0/0 | 100/100 | 不适用(n=177) |
表2
孟德尔遗传Btg1;Btg2型双基因敲除小鼠。
繁殖配对 | % +/+;+/+ exp./obs.(扩展/对象)。 | % +/+;+/- exp./obs.(扩展/对象)。 | % +/-;+/+ exp./obs.(扩展/对象)。 | % +/-;+/- 出口/出口。 | % +/+;-/- exp./obs.(扩展/对象)。 | % +/-;-/- exp./obs.(扩展/对象)。 | % -/-;+/+ exp./obs.(扩展/对象)。 | % -/-;+/- exp./obs.(扩展/对象)。 | % -/-;-/- exp./obs.(扩展/对象)。 | P值 |
---|
Btg1型+/-;Btg2型+/-x Btg1+/-;Btg2型+/-
| 12,5 / 6 | 12,5 / 19 | 12,5 / 14 | 12,5 / 22 | 6,25 / 11 | 12,5 / 10 | 12,5 / 5 | 12,5 / 6 | 6,25 / 1 | <0.0001(n=118) |
Btg1型+/-;Btg2型-/-x Btg1+/-;Btg2型-/-
| 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 25/25 | 50/60 | 0/0 | 0/0 | 25/15 | 0.05(n=119) |
Btg1型-/-;Btg2型+/-x Btg1-/-;Btg2型+/-
| 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 25/56 | 50/44 | 25/0 | <0.0001(n=40) |
Btg1型-/-;Btg2型-/-x Btg1-/-;Btg2型-/-
| 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 0/0 | 100/100 | 不适用(n=71) |
颈胸段轴向骨骼的同源性转换Btg1型-和Btg2型-缺陷小鼠
确定与Btg2相比,Btg1在确定轴向骨骼的区域性特征方面是否显示出不同或重叠的功能[23],我们分析了Btg1型和Btg2型单次击倒,以及Btg1型;Btg2型性交后18.5天的双基因敲除胚胎(dpc)。总的来说,我们检查了18个野生型,21个Btg1型-/-, 20Btg2型-/-和22Btg1型-/-;Btg2型-/-这些动物是从三个独立的繁殖对中获得的。
检查Btg1型-/-,Btg2型-/-和Btg1型-/-;Btg2型-/-动物没有发现图谱(C1)或轴(C2)的结构和形状的任何异常。然而,颈胸交界处的骨骼分析显示Btg1型-和Btg2型-缺乏动物。如预期,大多数野生型C57Bl6/J型小鼠(72%)显示出一条小肋骨,作为附着在第七颈椎上的基本肋骨可见(C7)(). 相反,Btg1型-和Btg2型-敲除小鼠在C7处显示部分或全部肋骨,范围为62%Btg1型-/-,35%英寸Btg2型-/-95%英寸Btg1型-/-;Btg2型-/-老鼠。因此,C7上肋骨的出现在Btg1型-/-小鼠(38%),在Btg1型-/-;Btg2型-/-动物(4.5%)(). 这表明,在这些小鼠中,C7椎体获得了相邻T1椎体后部的形态学特征,因此被称为后部同源异型转化。While期间Btg1型-具有C7-T1转化的缺陷小鼠表现出T1与T2肋骨的融合,而没有直接附着在胸骨上()Btg2缺失导致T1至T2肋骨融合,以及T1肋骨直接附着于胸骨(). 这个Btg1型-/-;Btg2型-/-双基因敲除小鼠表现出更完整和更强的表型,所有小鼠在C7处都显示出额外的肋骨,82%的小鼠的T1肋骨直接附着在胸骨上().
缺乏Btg1型和Btg2型.(A-D)18.5 dpc野生型骨骼的侧面视图,Btg1型-/-,Btg2型-/-和Btg1型-/-;Btg2型-/-胚胎,用茜素红和阿尔西安蓝染色。(A-C)野生型C57Bl6/J型小鼠的肋骨原基位于C7(用星号表示),而Btg1型-/-和Btg2型-/-小鼠在C7处显示部分肋骨(用星号表示)。额外形成的T1肋Btg1型敲除动物与T2肋骨融合。(D)Btg1型-/-;Btg2型
-/-双基因敲除小鼠在C7处显示出一条完整的肋骨,肋骨直接附着在胸骨上(用星号表示)。(B和D)Btg1型-/-和Btg1型-/-;Btg2型-/-与野生型相比,胚胎骨化的胸骨数量(箭头所示)通常减少。(C)Btg2型-缺陷小鼠偶尔会出现额外的胸骨(箭头所示)。
表3
骨骼畸形Btg1型-和Btg2型-缺陷小鼠。
脊椎变形 | 重量(n=18) |
Btg1型-/-(n=21) |
Btg2型-/-(n=20) |
Btg1型-/-;Btg2型-/-(n=22) |
---|
颈部
| | | | |
C7残肋 | 13 | 8 | 13 | 0 |
抄送7→ T1保险丝(T1至T2) | 1 | 13 | 4 | 三 |
已满 | 0 | 0 | 三 | 18 |
胸部区域
| | | | |
骨化斯特内布拉 | | | | |
排名第一 | 18 | 21 | 20 | 22 |
#2 | 18 | 21 | 20 | 22 |
#3 | 18 | 21 | 20 | 22 |
#4 | 18 | 20 | 18 | 22 |
#5 | 18 | 9 | 14 | 16 |
#6 | 0 | 0 | 4 | 0 |
不对称胸骨 | 0 | 1 | 0 | 1 |
肋骨数量 | | | | |
12 | 0 | 0 | 14 | 0 |
13 | 18 | 8 | 6 | 22 |
14 | 0 | 13 | 0 | 0 |
胸骨上的肋骨 | | | | |
6 | 0 | 0 | 0 | 6 |
6/7 | 0 | 1 | 1 | 8 |
7 | 18 | 20 | 19 | 8 |
腰部区域
| | | | |
表13→ L1部分 | 0 | 0 | 4 | 0 |
完成 | 0 | 0 | 16 | 21 |
骶骨区
| | | | |
L5级→ S1部分 | 0 | 0 | 0 | 5 |
完成 | 0 | 0 | 0 | 10 |
L6级→ S1部分 | 0 | 5 | 0 | 1 |
完成 | 0 | 1 | 20 | 6 |
正常情况下,前七对肋骨(T1-T7)与胸骨形成胸骨肋关节,在这里可以区分五个骨化的胸骨以及后剑突。在Btg1型-/-和Btg2型-/-我们观察到,大约5%的小鼠一侧的T7肋骨没有连接到胸骨。然而,在Btg1型-/-;Btg2型-/-小鼠,其中36%的动物仅一侧显示T7附着,27%的动物两侧失去了T7的胸骨肋连接,只有六根肋骨附着在胸骨上(). 有趣的是,我们观察到胸骨异位骨化中心Btg2型-缺陷动物,导致20%的小鼠胸骨过多()可能是由于后同源异型转化。另一方面Btg1型-缺陷小鼠表现出骨化胸骨(e)数量减少,其中62%的小鼠第四和第五胸骨缺乏矿化,这在Btg2型-/-(10%)和Btg1型-/-;Btg2型-/-小鼠(27%)(). 在胸骨发育过程中,肋骨与胸骨原基接触的部位软骨骨化受到抑制。因此,在Btg1型-/-小鼠肋骨和胸骨之间形成不适当的连接。此外,一个Btg1型敲除胚胎显示出不对称的胸骨骨化模式,在另一只缺乏这两种骨化模式的小鼠中更为严重Btg1型和Btg2型表达式(). 据推测,这种胸骨畸形称为曲轴胸骨,是由于胸骨杆两侧肋软骨附着点的定位不正确所致。总之,这些数据表明,Btg1和Btg2都调节颈椎和胸椎的规格,而Btg1在调节胸骨骨化方面起主导作用。
目标删除Btg1型和Btg2型结果胸骨畸形。(A-B)胸骨腹视图,附带18.5 dpc野生型肋骨Btg1型-/-;Btg2型-/-胚胎用茜素红和阿尔西安蓝染色。野生型C57BL6/J型小鼠的五个胸骨骨化正常,而在缺乏这两种骨化的小鼠中观察到不对称的胸骨骨化模式Btg1型和Btg2表达。胸骨剑突(Xip)在Btg1型-和Btg2型-缺陷小鼠。
Btg2在调节轴向骨骼胸腰椎区域的同源异体转化中具有独特的作用
从T8到T13衍生出的肋骨对被称为“假肋骨”,因为它们不与胸骨相连。相反,T8至T11肋骨与相邻肋骨形成软骨连接,而T12和T13被视为浮动肋骨,因为它们与相邻肋板对没有连接(). 删除Btg1型由于C7处多余的肋骨,62%的小鼠产生了14条胸骨,但没有任何证据表明胸腰交界处发生了后变性(/). 相反,缺乏Btg2型显示了13条胸骨肋骨,因为它们在C7获得了一条额外的肋骨,而第13条肋骨(T13)通常是基本的或完全缺失的,并且获得了第一个腰椎(L1)的身份(). 因此,大多数Btg2型-/-与野生型动物的13条肋骨相比,小鼠只有12条胸骨Btg2型-/-小鼠在胸腰椎交界处表现出后部同源异型转化(). 两者都缺乏的小鼠Btg1型和Btg2型由于这些小鼠同时表现出C7到T1和T13到L1的后转换,95%的动物的胸骨表达再次显示出正常数量(/). 这些数据证明了Btg2型调节胸腰椎过渡段椎体的区域性。
小鼠第十三胸椎的后部同源异型转化Btg2型.(A-D)18.5 dpc野生型骨骼颈胸段背视图,Btg1型-/-,Btg2型-/-和Btg1型-/-;Btg2型-/-胚胎用茜素红和阿尔西安蓝染色。(A-B)野生型C57BL6/J型小鼠有13根胸骨,而Btg1型-由于C7处肋骨的额外延伸,缺陷小鼠显示出14条肋骨。(D) 虽然T13肋骨在Btg1型-/-;Btg2型-/-由于C7到T1的后转换,小鼠仍然有13根胸骨。
Btg1和Btg2功能都是确定腰骶部椎体身份所必需的
接下来,我们检查了中轴骨骼腰骶部周围的区域特征Btg1型-和Btg2型-删除了老鼠。While期间Btg1型单基因敲除小鼠的第六腰椎(L6)部分或完全转化为第一骶椎(S1),外显率均为29%Btg2型-/-小鼠表现出L6到S1的完全转化,由于T13到L1的转化,导致6个腰椎(). 有趣的是,我们在缺乏这两种基因的小鼠中观察到了更严重的表型Btg1型和Btg2型表达,在27%的小鼠中显示L6到S1的完全转化,L5到S1部分转化,外显率为23%,在45%的小鼠中L5到S2完全转化Btg1型-/-;Btg2型-/-老鼠(). 因此,L5到S1同源异型转化小鼠的腰椎总量减少。由于L6到S1和L5到S1的转换,在后肢位置观察到前移,后肢位置通常与第一个骶骨的位置相连。这些结果共同表明,两者都需要协同作用Btg1型和Btg2型表示腰椎的正确身份。
Btg1;Btg2型双基因敲除小鼠在腰骶部过渡期表现出后部同源异型转化。18.5 dpc野生型骨骼缺陷,Btg1型-/-和Btg1型-/-;Btg2型-/-胚胎。(A-C)显示腰骶部的背视图。(B)Btg1型-/-;Btg2型-/-小鼠经常表现出五个腰椎,而野生型小鼠只有六个。(C)Btg1型-/-小鼠可能表现出不对称L6,其中右侧(箭头所示)表示腰椎,左侧表示骶骨。
讨论
转录辅因子Btg1和Btg2代表调节不同细胞系中细胞增殖和分化的同源蛋白。之前已经表明Btg2型表达于小鼠的性腺前中胚层(PSM)-尾芽区以及发育中的体节,Btg2参与了脊椎的正常模式[23]。然而,到目前为止,Btg1在调节小鼠骨骼发育和区域规格方面的作用尚未见报道。在本研究中,我们使用了Btg1型-和Btg2型-单基因和双基因缺陷小鼠,表明这两个基因在赋予骨骼前后轴位置信息方面发挥着重要作用。的杂交Btg1型和Btg2型纯合子敲除系导致了较小的产仔数和非孟德尔遗传模式Btg1型单次击倒传球和Btg2型化合物杂交中的敲除等位基因。Btg1型和Btg2型分别参与调节下颈椎区域的模式,但这两个基因的联合作用是确定第七颈椎和第六腰椎的正确身份所必需的。另一方面,Btg2型在胸腰椎交界处的脊椎规范中,表达似乎更为独特().
中骨骼表型概述Btg1型-和Btg2型-缺陷小鼠。轴向椎骨用不同的颜色表示:绿色(颈部)、黄色(胸部)、蓝色(腰椎)和红色(骶骨)。胸肋由灰色水平线表示,其中T1-T7与胸骨形成胸骨肋连接。Btg1型-和Btg2型-缺陷小鼠表现出C7到T1的后转换,而Btg1型
-/-小鼠也表现出部分或全部L6至S1。Btg2型-/-在大多数情况下,小鼠表现为T13到L1,并完成L6到S1的转换。Btg1型-/-,Btg2型-/-双基因敲除动物表现出更显著的表型,C7到T1、T13到L1和L6到S1同源异型转化。
我们的研究表明Btg1型和Btg2型结果导致表型加重,揭示了这些基因联合丢失的协同效应。在第七颈椎观察到额外肋骨,在Btg2型敲除小鼠,并且在缺乏Btg1型表达式。在95%的Btg1型-/-;Btg2型-/-双基因敲除小鼠观察到C7到T1的完全转化,认为这两个基因的作用是指示第七颈椎的正确身份所必需的。与之前的研究一致,我们发现Btg2型-/-小鼠表现出第13胸椎的同源转化。相反,Btg1型-缺乏对调节最后一个胸椎的身份没有显著影响,这也从双基因敲除显示类似于Btg2型-/-小鼠胸腰椎交界处。两者都有Btg1-和Btg2-缺陷小鼠表现出第六腰椎向第一骶椎(L6至S1)的部分或完全同源转化,这种表型在Btg1型-/-;Btg2型-/-双敲除小鼠。因此,Btg1型和Btg2型在调节椎体同一性的规范方面,沿前后轴显示出独特和重叠的功能。
的不足Btg1型由于胸骨带内延迟骨化,导致远端胸骨骨化减少。我们还观察到胸骨骨化异常,相应的肋软骨总是在两侧不同的水平插入胸骨,导致胸骨不对称,称为“曲轴胸骨”[29]。软骨内骨骨化受几种不同的信号通路调节,包括Runx1和Runx2转录因子的作用[30,31]。然而,这些缺陷是软骨内骨化缺陷的主要后果,还是肋骨末端和胸骨之间不适当的连接继发的,还有待确定。
以前,Btg2被认为通过调节BMP/Smad信号调节骨骼发育,但在Btg1型-和Btg2型-被删除的小鼠更像是缺乏Polycomb组基因(PcG)的几种敲除小鼠模型的表型,包括Bmi1、Mel18和M33[32–35]。此外,在缺乏E2f6型和剪接体蛋白Sf3b1公司已知与许多PcG蛋白相关。PcG蛋白与Sf3b1和E2f6的相互作用对于PcG介导的霍克斯基因[36–40]。与单个PcG突变体相比Bmi1-/-;M33型-/-和E2f6-/-;Bmi1公司-/-双基因敲除小鼠显示出延长的骨骼转变[35,41],由于放松管制和失去对霍克斯基因。
综合起来,我们的数据表明Btg1型和Btg2型这两个基因在脊椎前后向模式中起着重要作用,在确定正确的位置身份方面,这两种基因在很大程度上实现了重叠功能。
致谢
作者感谢WIL Research在定义骨骼畸形方面提供的专业知识Btg1型和Btg2型敲除胚胎。
这项工作由“Kinderen Kankervrij”(KiKa;项目编号77)资助。
工具书类
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