动脉形成的关键基因

【字体: 时间:2003年06月04日 来源:

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[生物通讯]美国国家卫生院(NIH)的一组科学家发现,磷脂酶Cγ-1蛋白(phospholipase C gamma-1 protein ,d Plcg1)是斑马鱼胚胎中动脉形成所必需的。这个发现是证明Plcg1在动脉发育中的作用的首个体内证据,为研究规定动脉和静脉形成的发育信号提供了重要的新线索。

这篇研究由Nathan Lawson博士领导,有关结果发表在6月1日期的《基因与发育》上。

在胚胎形成期间,一群叫做内皮细胞的细胞群发育成为血管和淋巴系统。对血管发育遗传基础的大量研究已经揭示,血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor ,VEGF) 的信号传导通路在决定内皮细胞命运中起着至为关键的、在进化上保守的作用。但研究人员对规定内皮细胞发育为动脉还是静脉细胞的基因基本上还一无所知。

Lawson博士解释说:“直到最近,我们还不知道决定内皮细胞动脉还是静脉身份的是哪些信号,甚至不知道这个过程是由遗传信号控制的。科学家们一直以为是循环流动和压力致使内皮细胞分成动脉和静脉。但我们的工作与一项小鼠研究共同证实,内皮细胞身份确认的过程对于正常血管的形成至为关键。”

这项由Lawson 博士和他的同事在NIH的Brant Weinstein实验室进行的研究揭示,Plcg1在VEGF基因的下游执行功能,体内诱使内皮细胞分化为动脉细胞。

Lawson博士和他的同事以脊椎动物模型--斑马鱼为试验材料,这些斑马鱼经遗传改造,血管可以发出荧光。由于斑马鱼胚胎正常情况下是透明的,因而发光的血管易于科学家观察胚胎发育过程中血管的形成。为识别出潜在的VDGF信号传导调节因子,Lawson博士和他的同事筛选出具有VEGF功能丧失的相关血管缺陷的斑马鱼。

研究人员由此识别出"y10",--一个缺少动脉但静脉正常的突变斑马鱼品系。Lawson博士和他的同事查明导致y10突变表型的是plcg1。plcg1 蛋白是包括哺乳动物在内的一些脊椎动物体内的一种细胞内信号传导分子。虽然早先的研究已经提示plcg1 与内皮细胞的体外信号传导有关,但直到现在才知道plcg1 也是动脉的体内发育所必需的。

除了为研究发育过程中如何规定动脉细胞的命运提供新线索外,这项研究还展示了这个转基因斑马鱼系统的用作遗传学研究的有效性,文章作者期望该系统成为进一步探索发育通路的有价值工具。

“我认为这项研究的一个重要意义在于表明鱼类和哺乳动物中驱动动脉形成这个过程的信号似乎是相同的。由此我们认为对斑马鱼血管的了解可能会帮助我们操纵各个疾病过程中人类血管的生长,包括癌症和糖尿病。斑马鱼遗传研究工具的增多,如我们的血管转基因品系和即将绘制完成的斑马鱼基因组图谱,都会大大提高这个动物模型在血管发育信号传导研究中的应用。”Lawson说。Lawson目前是麻萨诸塞州大学医学院的分子医学助理教授,正在其实验室继续从事该领域研究。(生物通编译)

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