Rcn3基因在围产期小鼠呼吸过程中的功能研究

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小鼠Reticulocalbin(Rcn3)蛋白是一种定位于哺乳动物内质网分泌途径,含有6个EF-hand结构域的内质网钙离子结合蛋白。Rcn3是通过生物信息学预测出的基因,目前关于Rcn3基因的研究还很少,Rcn3基因的功能仍然很不清楚,为了研究Rcn3基因的功能,前期研究中我们实验室利用基因打靶技术成功培育出Rcn3基因敲除小鼠。  Rcn3基因敲除小鼠出生后半小时内,渐进性地出现与新生儿呼吸窘迫综合征相似的表征,如呼吸困难,口张开,深腹式呼吸,身体紫绀,最后呼吸衰竭而亡。新生儿呼吸窘迫综合征一直是围产期新生儿发病和死亡的重要原因,其致病主要因素是由于新生儿肺泡表面缺乏由脂类复合物和表面活性蛋白组成的肺泡表面活性物质。其中脂类复合物占到90%,其主要脂类为卵磷脂;表面活性蛋白占10%,又包含有表面活性蛋白SP-A,SP-B,SP-C,SP-D。  本实验系统性的分析了Rcn3基因小鼠肺组织中表面活性蛋白SP-A,SP-B,SP-C,SP-D的表达及分泌情况,同时检测了Rcn3基因敲除小鼠肺组织中卵磷脂的含量。我们的研究表明,Rcn3基因敲除影响肺泡表面活性蛋白基因Sftpa,Sftpb,Sftpc,Sftpd在新生小鼠肺组织mRNA水平上的表达;westernblotting结果显示E18.5dRcn3-/-胎鼠肺组织中表面活性蛋白SP-B和SP-D的生物合成与成熟没有受到影响,而表面活性蛋白SP-A和表面活性蛋白SP-C蛋白前体(proSP-C)的表达量与同窝野生型相比有显著降低。与此同时,高效液相色谱检测结果显示,在E18.5dRcn3-/-胎鼠肺组织中,卵磷脂的含量显著降低。  那么,RCN3是如何影响表面活性蛋白SP-A,proSP-C的表达和卵磷脂的含量?我们用小鼠Rcn3CDS全长为诱饵,利用酵母双杂交系统成功筛选了E17.5d小鼠全胚胎cDNA文库,获得与RCN3相互作用蛋白TTF1和LPCAT3,并进一步利用CO-IP实验证明TTF1和LPCAT3分别与RCN3存在相互作用。Ttf1全称Thyroidtranscriptfactor(1),从属于Nkx2蛋白家族,在甲状腺,肺,中枢神经系统组织中特异性表达,在肺组织中主要定位于肺泡Ⅱ型上皮细胞,在肺泡Ⅰ型上皮细胞中也有分布,其发挥功能机制随机,需要一系列蛋白参与,目前已知TTF1定位于一支与肺发育相关的通路,会参与影响一系列表面活性蛋白的表达。我们的实验发现,在E18.5dRcn3-/-胎鼠肺组织TTF1的表达量与同窝野生型胎鼠相比显著降低,其下游转录因子NFATC3的表达量也随之下降,综合我们前期的实验结果,提示我们Rcn3基因作用于Ttf1的上游,参与了此条与肺发育相关的通路。LPCAT3(lysophosphatidylcholineacyltransferase3)是一种溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶,不同的动力学模型显示,Lpcat3既是酰基供体也是酰基受体,在卵磷脂合成中起着非常重要的作用,已有文献证明LPCAT3在很多组织中都有表达,我们的实验显示RCN3与LPCAT3存在相互作用,且在Rcn3基因敲除小鼠中卵磷脂的表达量显著降低,RCN3的亚细胞定位证明RCN3严格定位在内质网,暗示RCN3也许通过与LPCAT3相互作用,参与了肺组织中卵磷脂的合成。  综上所述,我们认为Rcn3基因敲除小鼠出生后半小时内呼吸衰竭致死的部分原因是由于Rcn3基因既参与了Ttf1+nfatc3—sftpa/sftpb/sftpc这条与肺发育相关的通路,同时也通过与LPCAT3(溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3)相互作用,影响了下游卵磷脂的合成。而肺泡表面活性蛋白和卵磷脂是组成肺泡表面活性物质的主要成分,也许肺泡表面活性物质表达异常是Rcn3基因敲除小鼠出生致死的原因之一。
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