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中性粒细胞是高等动物血液中数量最多的白细胞,在天然免疫中发挥着重要作用。中性粒细胞胞质中富含颗粒,颗粒中含有多种可消化微生物的蛋白酶。当机体遭受外来微生物侵袭时,中性粒细胞是最先响应并到达感染部位的免疫细胞,并通过噬菌作用,脱颗粒作用,和中性粒细胞胞外杀菌网络消灭外来病原体。中性粒细胞的正常发育对机体抵抗感染、维持稳定起着非常重要的作用。
中性粒细胞的形成、分化、成熟过程受到很多基因的调控,若受影响会导致中性粒细胞数量、分布、蛋白组成和活性等发生改变,从而引起各种相关疾病,例如慢性肉芽肿、白细胞黏附缺陷、特异颗粒缺陷综合症、白细胞减少症等。因此,深入了解中性粒细胞发育过程,理清中性粒细胞分化成熟的调控网络对治疗相关疾病有着至关重要的意义。
由于传统模式动物的局限,中性粒细胞缺陷突变体的缺乏,使得人们对胚胎期中性粒细胞发育调控机制知之甚少。因此,本文拟利用斑马鱼遗传学、胚胎期发育、以及活体成像的优势,来研究斑马鱼中性粒细胞发育调控的新机理,并藉此为揭示人类相关疾病的机理做出贡献。
在本文中,我们利用中性粒细胞缺陷斑马鱼确认了血红素合成酶Alas1在中性粒细胞发育中的新功能。我们前期工作通过ENU化学诱变后的正向遗传学筛选,得到斑马鱼中性粒细胞缺陷突变体smu350,通过定位克隆将致变基因锁定在alas1基因,外显子内含子交界处的点突变影响了mRNA的正常剪接,异常剪接的转录本导致Alas1蛋白酶活性功能域缺失且蛋白稳定性减弱。利用CRISPR/Cas9技术构建的alas1突变体证实alas1突变确实导致中性粒细胞缺陷,接着以此来探究alas1基因在中性粒细胞发育中的作用及机制。该研究发现alas1突变导致中性粒细胞发育及功能缺陷,表现为中性粒细胞脂质缺失、特异性髓过氧化物酶活性缺失、颗粒形成障碍、对细菌的免疫杀伤作用减弱等。进一步研究发现alas1功能缺失导致中性粒细胞血红素合成不足,而红细胞中由Alas1的同工酶Alas2催化产生的血红素会代偿性升高,由于alas1突变还会造成血红素的转运障碍,中性粒细胞的血红素无法弥补,从而导致中性粒细胞缺陷。这些发现揭示了Alas1通过合成血红素调控中性粒细胞成熟及其生理学功能的重要作用。该研究丰富了中性粒细胞发育成熟的调控网络,同时为血红素相关疾病的治疗策略和药物研发提供了思路。
中性粒细胞的形成、分化、成熟过程受到很多基因的调控,若受影响会导致中性粒细胞数量、分布、蛋白组成和活性等发生改变,从而引起各种相关疾病,例如慢性肉芽肿、白细胞黏附缺陷、特异颗粒缺陷综合症、白细胞减少症等。因此,深入了解中性粒细胞发育过程,理清中性粒细胞分化成熟的调控网络对治疗相关疾病有着至关重要的意义。
由于传统模式动物的局限,中性粒细胞缺陷突变体的缺乏,使得人们对胚胎期中性粒细胞发育调控机制知之甚少。因此,本文拟利用斑马鱼遗传学、胚胎期发育、以及活体成像的优势,来研究斑马鱼中性粒细胞发育调控的新机理,并藉此为揭示人类相关疾病的机理做出贡献。
在本文中,我们利用中性粒细胞缺陷斑马鱼确认了血红素合成酶Alas1在中性粒细胞发育中的新功能。我们前期工作通过ENU化学诱变后的正向遗传学筛选,得到斑马鱼中性粒细胞缺陷突变体smu350,通过定位克隆将致变基因锁定在alas1基因,外显子内含子交界处的点突变影响了mRNA的正常剪接,异常剪接的转录本导致Alas1蛋白酶活性功能域缺失且蛋白稳定性减弱。利用CRISPR/Cas9技术构建的alas1突变体证实alas1突变确实导致中性粒细胞缺陷,接着以此来探究alas1基因在中性粒细胞发育中的作用及机制。该研究发现alas1突变导致中性粒细胞发育及功能缺陷,表现为中性粒细胞脂质缺失、特异性髓过氧化物酶活性缺失、颗粒形成障碍、对细菌的免疫杀伤作用减弱等。进一步研究发现alas1功能缺失导致中性粒细胞血红素合成不足,而红细胞中由Alas1的同工酶Alas2催化产生的血红素会代偿性升高,由于alas1突变还会造成血红素的转运障碍,中性粒细胞的血红素无法弥补,从而导致中性粒细胞缺陷。这些发现揭示了Alas1通过合成血红素调控中性粒细胞成熟及其生理学功能的重要作用。该研究丰富了中性粒细胞发育成熟的调控网络,同时为血红素相关疾病的治疗策略和药物研发提供了思路。