PDS5A基因敲除小鼠在研究胰腺癌、多發(fā)性先天發(fā)育異常綜合征中的應(yīng)用

PDS5A（4p14）是一個(gè)與細(xì)胞周期相關(guān)的基因。它作為黏連蛋白（cohesin）復(fù)合物的調(diào)節(jié)劑，在各種細(xì)胞過(guò)程中發(fā)揮重要作用，如姐妹染色單體內(nèi)聚、DNA損傷修復(fù)、基因轉(zhuǎn)錄和DNA復(fù)制。與PDS5A相關(guān)的疾病包括Cornelia De Lange綜合征、Roberts-Sc Phocomelia綜合征、癌癥等。

賽業(yè)生物《每周一鼠》，每周五更新，為大家講解一個(gè)小鼠模型的故事，希望對(duì)大家了解不同的小鼠模型有所幫助。今天和大家見面的是Pds5a基因敲除小鼠。

PDS5A基因簡(jiǎn)介
PDS5A已被證實(shí)可促進(jìn)G2/M期細(xì)胞增殖。它可能通過(guò)與p63相互作用以及促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)展，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。目前已有大量的研究觀察到，在人乳腺、腎臟、食道、胃、肝和結(jié)腸的腫瘤以及惡性膠質(zhì)瘤中，PDS5A表達(dá)水平發(fā)生改變。PDS5A作為一種核蛋白，在姐妹染色單體凝聚力的建立、維持和溶解中起到重要作用。有絲分裂到DNA復(fù)制過(guò)程中可能會(huì)有姐妹染色單體的聚合。PDS5A基因可能是有絲分裂中姐妹染色單體內(nèi)聚的調(diào)節(jié)因子，可以穩(wěn)定與染色質(zhì)復(fù)雜結(jié)合的內(nèi)聚。脊椎動(dòng)物具有PDS5A和PDS5B的兩個(gè)旁系同源物，它們?cè)谡{(diào)節(jié)粘著素功能方面具有冗余和特殊的作用。
 

圖1 PDS5A基因相關(guān)信息

 

Pds5a基因敲除小鼠模型的應(yīng)用

1. Cornelia de Lange綜合征

Cornelia de Lange綜合征（CdLS）是一種由內(nèi)聚蛋白突變引起的疾病，其特征包括智力遲鈍、近視、生長(zhǎng)遲緩、先天性心臟缺陷、腸道異常、面部畸形包括腭裂和闌尾骨骼畸形^[1]。PDS5是一種內(nèi)聚力蛋白，對(duì)正常生長(zhǎng)有重要作用。內(nèi)聚力保證了染色體在減數(shù)分裂和有絲分裂細(xì)胞中的精確分配，在DNA修復(fù)中起著重要作用。為了研究Pds5A和Pds5B之間的遺傳相互作用以及相關(guān)表型變異的潛在機(jī)制，研究人員構(gòu)建Pds5A和Pds5B缺陷小鼠模型。這些Pds5A和Pds5B純合子-雜合子小鼠顯示出晶狀體形成嚴(yán)重異常的特征表型（圖2）。
 

圖2 Pds5A^-/-;Pds5B^+/-和Pds5A^+/-；Pds5B^-/-小鼠晶狀體發(fā)育異常^[2]

在野生型中晶狀體基板內(nèi)陷(G)，但在Pds5A^-/-；Pds5B^+/-胚胎中沒有（H），野生型和突變型晶狀體基板中BrdU陽(yáng)性細(xì)胞的百分比是相等的。（I,J）使用E11.5野生型和Pds5A^+/-；Pds5B^-/-的αA-晶狀體抗體進(jìn)行免疫組化分析。Pds5A^+/-；Pds5B^-/-晶狀體中αA-結(jié)晶蛋白陽(yáng)性細(xì)胞的體積小且數(shù)量少（J），而正常尺寸野生型晶狀體中的大多數(shù)細(xì)胞αA-結(jié)晶蛋白表達(dá)強(qiáng)（I）。

該模型小鼠被發(fā)現(xiàn)在多方面存在發(fā)育異常，包括腭裂、骨骼模式缺陷、生長(zhǎng)遲緩、先天性心臟缺陷和腸內(nèi)神經(jīng)元前體遷移延遲等。另一份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，Pds5A和Pds5B敲除小鼠在出生時(shí)死亡，含有3個(gè)突變Pds5等位基因的胚胎在E11.5到E12.5之間死亡。導(dǎo)致死亡最大的原因可能是心力衰竭，這些數(shù)據(jù)表明Pds5基因的總量對(duì)小鼠正常發(fā)育至關(guān)重要。該項(xiàng)研究證實(shí)Pds5A和Pds5B功能除了涉及染色體動(dòng)力學(xué)之外對(duì)正常發(fā)育同樣至關(guān)重要，強(qiáng)調(diào)了關(guān)鍵發(fā)育過(guò)程對(duì)Pds5信號(hào)的敏感性，并為Pds5基因如何導(dǎo)致CdLS提供了機(jī)制見解。在模型小鼠中，當(dāng)Pds5A和Pds5B被敲除時(shí)，Hela細(xì)胞中只發(fā)現(xiàn)了通過(guò)RNAi輕微的內(nèi)聚缺陷^[3]。

這再次表明，少量的Pds5蛋白足以支持內(nèi)聚力。Pds5A和Pds5B缺陷小鼠是研究?jī)?nèi)聚復(fù)合體發(fā)育功能的分子機(jī)制和內(nèi)聚病的發(fā)病機(jī)制的有價(jià)值的哺乳動(dòng)物模型之一。

2. 胰腺癌
應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具GEPIA分析胰腺癌和正常組織中早期姐妹染色單體解離蛋白A（PDS5A）的表達(dá)差異，同時(shí)分析了PDS5A與各惡性腫瘤預(yù)后的相關(guān)性，篩選出具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的相關(guān)癌種。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PPDS5A基因在胰腺癌中高表達(dá)，且與胰腺癌分期及預(yù)后呈相關(guān)性。通過(guò)Western blot法檢測(cè)分析PCNA-1（人胰腺癌細(xì)胞）、BON-1（人胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌瘤細(xì)胞）、HPDE6-C7（胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞）中的蛋白表達(dá)情況時(shí)，也得出了同樣的結(jié)論。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，PDS5A高表達(dá)與胰腺癌患者的總生存期具有負(fù)相關(guān)性。根據(jù)以上結(jié)果，研究人員得出PDS5A基因與腫瘤患者預(yù)后顯著相關(guān)，并有望成為胰腺癌判斷預(yù)后的標(biāo)志物和治療靶標(biāo)。

3. 治療內(nèi)聚病潛在靶點(diǎn)
為了探索兩個(gè)Pds5蛋白的具體功能，研究人員在Pds5A的第6外顯子或Pds5B的第4-5外顯子兩側(cè)插入loxP位點(diǎn)，生成攜帶Pds5A或Pds5B基因條件敲除等位基因的小鼠^[4]。在這種背景下，與廣泛表達(dá)Cre重組酶（CMV-Cre）的小鼠雜交產(chǎn)生了可存活和可育的雜合子動(dòng)物。但是在任何一個(gè)零等位基因雜合子小鼠的后續(xù)回交均未獲得純合子后代，表明這兩種基因都是胚胎發(fā)育所需要的。

 

圖3 Pds5a基因條件性敲除小鼠模型的建立^[4]

存活到發(fā)育后期的Pds5a缺陷胚胎明顯小于野生型的同胎（圖4），各器官發(fā)生多個(gè)異常。Western blot分析結(jié)果揭示缺少一種Pds5蛋白不會(huì)影響另一種蛋白的表達(dá)水平，但細(xì)胞周期分析沒有顯示出主要的差異。以上結(jié)果表明Pds5A和Pds5B對(duì)于正常的細(xì)胞增殖和胚胎發(fā)育都是必不可少的。

 

(A)Pds5A^-和Pds5bB^-缺陷胚胎的生存能力。攜帶Pds5A(上)和Pds5B(下)零等位基因的雜合子動(dòng)物進(jìn)行交配。(B)所示基因型的同窩E18.5胚胎的圖片。

以上結(jié)果表明，不同模型生物的研究結(jié)果證實(shí)Pds5蛋白是內(nèi)聚力的正和負(fù)調(diào)控因子，對(duì)內(nèi)聚力的建立和維持起作用。（賽業(yè)可提供同類型Pds5a基因敲除模型，產(chǎn)品編號(hào)：S-CKO-15089）

總結(jié)
與PDS5A基因相關(guān)的疾病種類很多，包括乳腺、腎臟、食道、胃、肝、結(jié)腸腫瘤、惡性膠質(zhì)瘤。同時(shí)也與多發(fā)性先天發(fā)育異常綜合征如Cornelia De Lange綜合征、Roberts-Sc Phocomelia綜合征等緊密相關(guān)。PDS5A是內(nèi)聚力的正/負(fù)調(diào)控因子，對(duì)內(nèi)聚力的建立和維持起作用，對(duì)于正常的細(xì)胞增殖和胚胎發(fā)育都是必不可少的。Pds5a基因敲除小鼠可用于胰腺癌和Cornelia De Lange綜合征等相關(guān)疾病的研究，也可作為該胰腺癌判斷預(yù)后的標(biāo)志物和治療靶標(biāo)，為以上研究方向提供新思路與模型支持。

賽業(yè)小鼠模型構(gòu)建
賽業(yè)生物構(gòu)建了Pds5a基因敲除小鼠與條件性基因敲除小鼠，更有活體小鼠已加入『紅鼠資源庫(kù)』，快至2周交付！確保您在短時(shí)間內(nèi)獲得更具性價(jià)比的實(shí)驗(yàn)用鼠，為您的研究加點(diǎn)速~

 

Pds5a條件性基因敲除小鼠

品系名稱：
C57BL/6J-Pds5a^em1(flox)Cya
品系編號(hào)：
CKOCMP-71521-Pds5a-B6J-VA
產(chǎn)品編號(hào)：
S-CKO-15089
應(yīng)用方向：
胰腺癌等多種癌癥、胚胎發(fā)育、多發(fā)性先天發(fā)育異常綜合征等
打靶方案：

 

Pds5a基因敲除小鼠

小鼠福利，限定發(fā)放中~

品系名稱：
C57BL/6J-Pds5a^em1Cya
品系編號(hào)：
KOCMP-71521-Pds5a-B6J-VA
產(chǎn)品編號(hào)：
S-KO-13585
應(yīng)用方向：
胰腺癌等多種癌癥、胚胎發(fā)育、多發(fā)性先天發(fā)育異常綜合征等
打靶方案：

紅鼠資源庫(kù)

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參考文獻(xiàn)：

[1]Jackson L, Kline AD, Barr MA, Koch S. de Lange syndrome: a clinical review of 310 individuals. Am J Med Genet. 1993 Nov 15;47(7):940-6. doi: 10.1002/ajmg.1320470703. PMID: 8291537.

[2]Zhang B, Chang J, Fu M, Huang J, Kashyap R, Salavaggione E, Jain S, Kulkarni S, Deardorff MA, Uzielli ML, Dorsett D, Beebe DC, Jay PY, Heuckeroth RO, Krantz I, Milbrandt J. Dosage effects of cohesin regulatory factor PDS5 on mammalian development: implications for cohesinopathies. PLoS One. 2009;4(5):e5232. doi: 10.1371/journal.pone.0005232. Epub 2009 May 1. Erratum in: PLoS One. 2009;4(5). doi: 10.1371/annotation/ea5b7eb5-5087-448a-8325-c8efff1f54d9. Shashikant, Kulkarni [corrected to Kulkarni, Shashikant]. PMID: 19412548; PMCID: PMC2672303.

[3]Losada A, Yokochi T, Hirano T. Functional contribution of Pds5 to cohesin-mediated cohesion in human cells and Xenopus egg extracts. J Cell Sci. 2005 May 15;118(Pt 10):2133-41. doi: 10.1242/jcs.02355. Epub 2005 Apr 26. PMID: 15855230.

[4]Carretero M, Ruiz-Torres M, Rodríguez-Corsino M, Barthelemy I, Losada A. Pds5B is required for cohesion establishment and Aurora B accumulation at centromeres. EMBO J. 2013 Nov 13;32(22):2938-49. doi: 10.1038/emboj.2013.230. Epub 2013 Oct 18. PMID: 24141881; PMCID: PMC3831313.