《系統地研究細胞極性與纖毛生成及多囊腎發生的關係》是依託同濟大學，由曹瑩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：系統地研究細胞極性與纖毛生成及多囊腎發生的關係
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曹瑩
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多囊腎是一種最普遍的人類單基因遺傳疾病，其中顯性多囊腎發病率為1/800。雖然已克隆出20多個致病基因，但其疾病機制尚不清楚。多囊腎屬於纖毛類疾病（ciliopathy）的範疇，纖毛結構和功能的缺陷會導致多囊腎的產生。而最近研究表明細胞極性對於纖毛的正常形成和防止多囊腎的產生都有非常重要的作用。我們之前的研究也表明了在纖毛和多囊腎的突變體中，前腎上皮細胞有細胞極性的缺陷，而抑制細胞極性基因會導致多囊腎的形成。為了更好的理解細胞極性與纖毛和多囊腎的關係及其機制，我們將系統地克隆在斑馬魚前腎中表達的極性基因，並確定它們在前腎中建立極性的時間譜（極性譜），以及在纖毛和多囊腎突變體中極性譜的變化。並且通過抑制這些極性基因的表達，研究它們對於纖毛和多囊腎的影響。最後，通過尋找這些極性基因的互作基因，找到細胞極性影響纖毛、多囊腎的新的機制。
結題摘要
項目背景： 纖毛是細胞表面的一個亞細胞結構，它從細胞表面突起延伸到外部環境中，起著化學和機械感應器的作用。由於纖毛廣泛分布在各個組織中，包括中樞神經系統、心臟、腎臟、肝臟、視網膜等，而且參與許多重要信號通路的傳導，纖毛的結構或功能的異常會導致多器官缺陷。因此，這些疾病也統稱為纖毛類疾病（ciliopathy）。而在纖毛類疾病的所有症狀中，只有多囊腎是在所有纖毛類疾病中都存在，說明纖毛與多囊腎有著非常密切的關係。理解纖毛的形成、功能以及其參與調節的信號通路對於理解基礎生物學和人類疾病都有很重要的意義。 我們主要從研究細胞極性與纖毛之間的相互關係入手，研究纖毛的形成機制。 主要研究內容： 我們首先尋找了在斑馬魚胚胎前腎中表達的極性基因，並初步驗證它們的功能。隨後我們關注在跟磷酸肌醇相關的Ezrin和Inpp5e分子，並最終證明它們處於同一信號通路上，Inpp5e通過調節磷酸肌醇的分布從而調節Ezrin的分布，最終促進纖毛的形成。此外，我們還通過CRISPR/Cas9技術對70個纖毛基因在斑馬魚中進行了突變體的篩選。 重要結果及關鍵數據： 1. 系統地克隆在斑馬魚前腎中表達的極性基因並確定其表達譜以及在多囊腎疾病中的作用。找到了在腎臟中表達的20個極性基因，其中分別敲降9個基因會導致多囊腎的表型。 2. 針對極性基因ezrin進行了深入研究，發現它介導了Inpp5e在纖毛生成中的作用。從而闡明了Joubert綜合徵致病基因Inpp5e在纖毛生成中的作用及其機制。即分布於腎管上皮細胞頂面的Inpp5e降解從而阻止PI(3,4,5)P3在頂面的分布，因而維持了PI(4,5)P2在頂面的分布，後者依次招募Ezrin、F-actin和基體到細胞頂面，從而促進纖毛生成。 3. 用CRISPR/Cas9技術對纖毛基因進行了突變篩選。對纖毛基因按照基因功能/信號通路進行分類，選擇了其中65個纖毛基因，用CRISPR/cas9技術在斑馬魚中進行了突變篩選。共鑑定出7個突變體，具有纖毛類疾病典型的小眼表型。 科學意義： 1. 我們通過對細胞極性的研究，闡明了Joubert綜合徵致病基因Inpp5e在纖毛生成中的作用機制. 2. 我們發現抑制PI(3,4,5)P3抑制劑可以挽救inpp5e缺陷的斑馬魚表型，給臨床治療inpp5e突變導致的Joubert綜合徵提供了新的思路。
