Ndrg2基因在小鼠脊椎骨發(fā)育過程中的功能研究.pdf

1、脊椎骨發(fā)育缺陷相關(guān)的疾病，如脊椎肋骨發(fā)育不全綜合癥，胸腰椎綜合癥等，是常見的出生缺陷。這些疾病的病理發(fā)生機制仍不是很清楚。對脊椎骨早期模式發(fā)育和形態(tài)發(fā)生（Patterning and morphogenesis）的分子機制研究，將有助于對這些病理發(fā)生過程的理解。脊椎骨從頭部到尾部具有不同的區(qū)段和形態(tài)結(jié)構(gòu)。在哺乳動物中，在前原節(jié)期中胚層（PSM，presomitic mesoderm）前端開始周期性的產(chǎn)生體節(jié)（Somite），這是脊椎骨的

2、前身組織。大量的研究表明，這個體節(jié)形成過程是由時鐘因子（Oscillator）和一些形態(tài)素（Morphogen）共同調(diào)節(jié)的。傳統(tǒng)上認為，脊椎骨的不同區(qū)段的模式和屬性（Patterning and identity）在體節(jié)分節(jié)前就已經(jīng)決定了；分節(jié)后的體節(jié)根據(jù)內(nèi)在已有的信號指導(dǎo)下，分化形成形態(tài)各異的脊椎結(jié)構(gòu)。
　　我們通過分析發(fā)現(xiàn)一個Ndrg基因家族的成員，Ndrg2，在脊椎骨發(fā)育以及軟骨內(nèi)骨化過程中特異的表達。在小鼠脊椎發(fā)育過程中，

3、Ndrg2基因最開始表達在PSM中。在體節(jié)分節(jié)之后，Ndrg2基因表達在體節(jié)的中胚層細胞中，體節(jié)分化一段時間后Ndrg2基因的表達消失。在小鼠軟骨內(nèi)骨化過程中，Ndrg2基因主要表達在肢芽發(fā)育早期聚集的間充質(zhì)干細胞中（MSC，mesenchymal stem cell）。當間充質(zhì)干細胞開始向軟骨和骨分化之后, Ndrg2主要表達在軟骨膜細胞中（Perichondrium）。
　　為了更進一步研究Ndrg2基因在脊椎骨發(fā)育過程中功能

4、，我們構(gòu)建了Ndrg2基因條件性敲除小鼠Ndrg2c/c。Ndrg2基因全身敲除小鼠 Ndrg2-/-沒有軟骨內(nèi)骨化過程的缺陷，但是表現(xiàn)出一系列脊椎骨同源異型轉(zhuǎn)變?nèi)毕?。Ndrg2基因在這個過程中的作用具有劑量效應(yīng), Ndrg2+/-小鼠表型外顯率沒有 Ndrg2-/-小鼠高。并且通過轉(zhuǎn)基因小鼠Col1a1-Ndrg2和Col2a1-Ndrg2分別在成骨細胞和軟骨細胞中過表達Ndrg2基因，也會導(dǎo)致脊椎骨同源異型轉(zhuǎn)變?nèi)毕?。有意思的是，在?/p>

5、骨細胞和成骨細胞中條件性敲除Ndrg2基因的小鼠Col1a1-Cre;Ndrg2c/c和Col2a1-Cre;Ndrg2c/c，都表現(xiàn)出與Ndrg2-/-小鼠相似的表型，這說明 Ndrg2基因是在體節(jié)模式形成之后發(fā)揮它對脊椎骨模式和屬性的調(diào)節(jié)作用的。而之前人們認為脊椎骨模式和屬性的決定是在體節(jié)形成之前。在分子機制上，我們發(fā)現(xiàn)Hox基因表達的變化與Ndrg2-/-小鼠的表型相關(guān)。我們還發(fā)現(xiàn)Ndrg2可能是通過抑制Bmp/Smad信號調(diào)控脊