SNX14突变引起小脑共济失调的机制初步研究
发布时间：2020-03-28 10:53
【摘要】：遗传性小脑共济失调是一类异质性疾病,其主要特征为:共济失调、特殊面容、小脑萎缩并伴随着神经退行病变。小脑共济失调疾病的一个共同病理特征是由浦肯野细胞缺失引起的渐进性小脑退行性病变。该疾病包括脊髓小脑性共济失调、弗里德赖希共济失调和共济失调毛细血管扩张症等,发病率为8.9/10万人。遗传性小脑共济失调除了包括三核甘酸重复以致未折叠有毒蛋白积累的显性遗传疾病外,还包括由特定基因失活突变引起的早发性隐性遗传疾病。有报道编码分选蛋白Sorting nexin 14(SNX14)的SNX14基因突变后引起常染色体隐性脊髓小脑性共济失调并伴有小脑浦肯野细胞的缺失,但由于缺乏整体动物的研究,我们对SNX14突变导致该疾病的分子机制依然未知。SNX14属于sorting nexin家族成员,主要在细胞膜泡运输、信号传导中起重要作用。为了进一步探索SNX14在小脑和浦肯野细胞的细胞分子功能,我们构建了在全脑和小脑浦肯野细胞Snx14条件性敲除小鼠,并对这些小鼠进行一系列表型和机制的研究。结果发现,Snx14全脑敲除小鼠的运动能力有严重缺陷,病理检查发现该品系小鼠小脑的整体形态无明显改变,但小脑中浦肯野细胞出现了大量的缺失,并随年龄增加有加重的趋势。同时,,Snx14浦肯野细胞特异性敲除小鼠也表现出了类似的运动障碍和浦肯野细胞缺失,提示Snx14全脑敲除小鼠的病理表型是由浦肯野细胞自主性死亡引起的。接下来,我们用透射电镜观察到Snx14条件性敲除小鼠的浦肯野细胞线粒体形态异常、电子密度增大且颗粒变小。作为一种分选蛋白,SNX14可能通过与货物蛋白的相互作用而发挥运输功能,因此我们用LS-MS质谱分析技术找到了一些与SNX14相互作用的蛋白,其中包括一些已知与小脑脊髓性共济失调密切相关的分子,如AMPD2、CTND2和VPP1。我们猜测SNX14缺失可能影响了与其相互作用的蛋白的生物功能,进而导致浦肯野细胞的退化缺失和共济失调的表型。另一方面,我们在Hela细胞中观察到SNX14与溶酶体的标志物有共定位。综上所述,我们通过实验证明了 SNX14缺失直接导致了浦肯野细胞的退化缺失,这很可能是小鼠出现小脑共济失调的重要原因。另外,我们找到了一些SNX14的关键相互作用蛋白,这为后续深入的机制研究提供思路。同时,也为治疗药物的研发提供了重要的动物模型工具。
【图文】：
＜ＳｉＶ幻４在疾病发展中及小脑组织中的作用，我们与赛业公司合作使用ＫＯ邋Ｆｉｒｓｔ逡逑的技术构建了逦以条件性基因敲除小鼠，特异性敲除鼠源ＭＭ基因的第９－１２逡逑号外显子区域（图３．１Ａ），因为该段是小脑脊髓共济失调患者５７ＶＺ以突变的高发逡逑区。将得到的＊Ｓ＞ｉｘｉ４ｙＺｏｘ小鼠分别与Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ和Ｐｃｐ２－ｃｒｅ邋（购自南方模式动物逡逑公司）转基因小鼠交配，得到分别在全脑及浦肯野细胞中特异性敲除的小逡逑鼠。逡逑在得到敲除小鼠后，我们首先对三种不同基因型的小鼠：野生型（ＷＴ）、杂逡逑合子（Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；５＞ｕ：７严）和纯合敲除小鼠（Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；＊Ｓ＞ｉｘｉ产）进行了基因型逡逑鉴定，证明基因己被敲除（图３．１Ｂ）。其次在蛋白水平上，Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ＾Ｗ＃逡逑小鼠在小脑、皮层和海马均未检测到ＳＮＸ１４蛋白表达，而在肝脏、肺和脾等外逡逑周脏器中则有正常表达，，提示ＳＮＸ１４在中枢特异性敲除（图３．１Ｃ）。逡逑３６逡逑
龄的邋Ｎｅｓｔｉｎ－ｃＫＯ邋小鼠（Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；＜Ｓｎｘ７＃）与对照小鼠（５＞认／４／／＋、气逡逑Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；１Ｓ１ｎｘｉ４／／＋）在行动步态与综合运动能力上的差异。在足迹实验中，我们逡逑发现一个月龄的Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ没ｗＪ＃小鼠步态散乱（图３．２），在准确测量步长距离逡逑（ｓｔｒｉｄｅ邋ｌｅｎｇｔｈ）和同掌之间的步间距离（ｏｖｅｒｌａｐ邋ｌｅｎｇｔｈ）后发现邋Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；５＞ｕ：／户ｆ逡逑小鼠步长要略短于对照小鼠（图３．３Ａ），并且同掌之间的前后肢的距离也要比对逡逑照小鼠更宽（图３．３Ｂ），说明Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；１Ｓ？ｘ７／0Ｊ、鼠行动步态在敲除后受到逡逑了影响。在转棒实验中，我们发现在测试的第三天，Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；＜Ｓ＞ｚｘ７／〃相比于对逡逑照小鼠会更早的从转棒上掉落（图３．３Ｃ），说明Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅＪ／ｕｃｉ／ｉ小鼠在逡逑敲除后运动协调能力明显下降。逡逑接下来，我们又用同样的行为学范式测试了两个月龄的Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅｆｗｃｉ，逡逑小鼠与对照小鼠（５＞２；＜：７４＃＋、和Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；＜ＳＷｊｃｉ＜／／＋）在行动步态与综合运逡逑动能力上的差异。在足迹实验中，我们发现两个月龄的Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ加；鼠步逡逑长明显比对照小鼠更短（图３．４Ａ），步间距也更宽（图３．４Ｂ），这提示随着小鼠逡逑年龄的增加
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R744.7
本文编号：2604350
【图文】：
＜ＳｉＶ幻４在疾病发展中及小脑组织中的作用，我们与赛业公司合作使用ＫＯ邋Ｆｉｒｓｔ逡逑的技术构建了逦以条件性基因敲除小鼠，特异性敲除鼠源ＭＭ基因的第９－１２逡逑号外显子区域（图３．１Ａ），因为该段是小脑脊髓共济失调患者５７ＶＺ以突变的高发逡逑区。将得到的＊Ｓ＞ｉｘｉ４ｙＺｏｘ小鼠分别与Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ和Ｐｃｐ２－ｃｒｅ邋（购自南方模式动物逡逑公司）转基因小鼠交配，得到分别在全脑及浦肯野细胞中特异性敲除的小逡逑鼠。逡逑在得到敲除小鼠后，我们首先对三种不同基因型的小鼠：野生型（ＷＴ）、杂逡逑合子（Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；５＞ｕ：７严）和纯合敲除小鼠（Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；＊Ｓ＞ｉｘｉ产）进行了基因型逡逑鉴定，证明基因己被敲除（图３．１Ｂ）。其次在蛋白水平上，Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ＾Ｗ＃逡逑小鼠在小脑、皮层和海马均未检测到ＳＮＸ１４蛋白表达，而在肝脏、肺和脾等外逡逑周脏器中则有正常表达，，提示ＳＮＸ１４在中枢特异性敲除（图３．１Ｃ）。逡逑３６逡逑
龄的邋Ｎｅｓｔｉｎ－ｃＫＯ邋小鼠（Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；＜Ｓｎｘ７＃）与对照小鼠（５＞认／４／／＋、气逡逑Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；１Ｓ１ｎｘｉ４／／＋）在行动步态与综合运动能力上的差异。在足迹实验中，我们逡逑发现一个月龄的Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ没ｗＪ＃小鼠步态散乱（图３．２），在准确测量步长距离逡逑（ｓｔｒｉｄｅ邋ｌｅｎｇｔｈ）和同掌之间的步间距离（ｏｖｅｒｌａｐ邋ｌｅｎｇｔｈ）后发现邋Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；５＞ｕ：／户ｆ逡逑小鼠步长要略短于对照小鼠（图３．３Ａ），并且同掌之间的前后肢的距离也要比对逡逑照小鼠更宽（图３．３Ｂ），说明Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；１Ｓ？ｘ７／0Ｊ、鼠行动步态在敲除后受到逡逑了影响。在转棒实验中，我们发现在测试的第三天，Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；＜Ｓ＞ｚｘ７／〃相比于对逡逑照小鼠会更早的从转棒上掉落（图３．３Ｃ），说明Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅＪ／ｕｃｉ／ｉ小鼠在逡逑敲除后运动协调能力明显下降。逡逑接下来，我们又用同样的行为学范式测试了两个月龄的Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅｆｗｃｉ，逡逑小鼠与对照小鼠（５＞２；＜：７４＃＋、和Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ；＜ＳＷｊｃｉ＜／／＋）在行动步态与综合运逡逑动能力上的差异。在足迹实验中，我们发现两个月龄的Ｎｅｓｔｉｎ－ｃｒｅ加；鼠步逡逑长明显比对照小鼠更短（图３．４Ａ），步间距也更宽（图３．４Ｂ），这提示随着小鼠逡逑年龄的增加
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R744.7
【参考文献】
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1 马秀娥;崔映宇;陈义汉;;分选链接蛋白家族研究进展[J];科学通报;2014年35期
本文编号：2604350
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