利用CRISPR/Cas9技术构建pkm基因敲除小鼠研究pkm基因在发育中的功能及机制

发布时间：2021-04-03 03:28

　　糖代谢在发育过程中起到重要作用,例如为多种生物学过程提供能量和参与表观遗传学修饰的调控等。早期胚胎发育从受精卵开始主要消耗输卵管内的丙酮酸,进行氧化磷酸化提供能量。发育到囊胚阶段则主要利用子宫内的葡萄糖进行氧化磷酸化和糖酵解提供能量,同时也增加了氧的消耗。随后,胚胎植入到缺少氧气的子宫壁中,糖酵解过程将占据主导地位,此阶段几乎所有的丙酮酸都转变为乳酸。最后到胚胎器官生成阶段逐渐增加氧化磷酸化并与糖酵解达到一个动态平衡的状态。早期胚胎发育中糖代谢类型的转变以及产生的糖代谢中间产物都与胚胎发育有着密切的关系。糖代谢中关键基因之一,丙酮酸激酶（PK）参与糖酵解过程的最后步骤,催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）生成丙酮酸。编码PK的基因包括丙酮酸激酶M型（Pkm）和丙酮酸激酶LR型（Pklr）,每个基因又可以产生两种不同亚型。PKM蛋白的两种不同亚型PKM1和PKM2蛋白具有不同的催化活性。为了研究Pkm1和Pkm2基因在哺乳动物发育过程中的作用,我们利用CRISPR-Cas9基因编辑技术高效快速构建Pkm1和Pkm2基因敲除小鼠。首先,通过张锋实验室sgRNA设计网站选择合适的sgRNA序列,并... 

【文章来源】：大连医科大学辽宁省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

哺乳动物早期胚胎发育与糖代谢变化过程

大连医科大学硕士学位论文物中[4-7]。PKM1 蛋白具有组成型高催化活性特点，并且在终末分化的细胞和组织中表达，其中包括需要大量能量供应的心脏，脑和肌肉组织中。相反，PKM2 蛋白则具有调节型催化活性特点，在具有合成代谢功能的早期胚胎，多能干细胞和脾、肺、肝脏等许多成体组织和增殖细胞中表达，以及迄今为止研究的所有癌症和癌细胞系（图 2C）[1, 2, 4, 8]。

不同的状态存在，四聚体状态 PKM2 蛋白表现出高催化活性，二聚体状态 PKM2蛋白具有低催化活性。但 PKM2 蛋白活性受许多变构效应子和翻译后水平修饰的调控而影响其在高活性和低活性之间的切换（图3）[9]。如与1,6-二磷酸果糖（FBP，糖酵解中的上游中间体）的结合导致 PKM2 蛋白采用类似于 PKM1 蛋白的稳定的活性构象[10, 11]。除 FBP 之外，其他代谢物也可以促进 PKM2 蛋白活化[12-15]。在生长因子信号传过程中，PKM2 蛋白的活化能够被与酪氨酸磷酸化蛋白的相互


本文编号：3116524