Dhtkd1基因点突变敲入小鼠模型的建立与表型初步分析

摘要

本研究分为二部分：
　　第一部分：Dhtkd1基因点突变敲入小鼠模型的建立及表达谱分析
　　腓骨肌萎缩症(Charcot-Marie-Tooth disease，CMT)是一种最为常见的遗传性周围神经病，具有很强的临床和遗传异质性。课题组前期在对一个CMT2型大家系的基因定位研究中发现脱氢酶 E1和转酮醇酶结构域1(dehydrogenase E1 and transketolase domain containing1，DHTKD1)基因发生无义突变[c.1455T>G(p.Tyr485*)]，由该基因突变所致的疾病已被命名为CMT2Q。本研究中针对Dhtkd1基因在小鼠体内的表达进行了实时定量PCR检测，发现Dhtkd1基因在成年C57BL/129品系小鼠体内广泛表达，且主要高表达于坐骨神经、肾脏、肝脏中。其在坐骨神经中的最高表达量提示其与周围神经系统关系密切。
　　为此，我们设计并构建了含Dhtkd1 Tyr486*及neo标记的打靶载体，后将测序正确的打靶载体转入小鼠ES细胞，通过同源重组使突变片段替换ES细胞基因组片段。取G418药物筛选得到的阳性克隆，经囊胚注射获得嵌合体小鼠，取嵌合率大于50％的嵌合小鼠与野生型小鼠交配得到杂合小鼠，之后杂合子小鼠间交配获含突变的纯合子小鼠，从而成功建立了Dhtkd1基因点突变敲入小鼠模型。此外，我们用半定量PCR的方法在RNA水平对Dhtkd1基因在三种基因型小鼠坐骨神经和肝脏中的表达情况做了初步分析，发现突变杂合子小鼠、纯合子小鼠皆较野生型小鼠有明显下调。总之，课题组期望通过建立Dhtkd1 Tyr486*敲入小鼠模型，更为精准地模拟自然状态下的基因突变，在成体水平阐明DHTKD1基因突变导致CMT2Q的可能机制。
　　第二部分：Dhtkd1基因点突变敲入小鼠模型的表型初步分析
　　课题组在成功构建Dhtkd1Tyr486*敲入小鼠模型的基础上，通过对小鼠进行病理学、能量代谢和行为学检测，以期发现类似CMT患者的表型，为DHTKD1基因突变导致CMT2Q的体内研究提供可靠模型。
　　采用杂合型ES细胞做Dhtkd1基因表达检测，发现杂合型细胞与野生型细胞相比其表达水平显著下降，随后发现虽然杂合型细胞在 H2O2诱导下更易凋亡，且ATP产量明显下降、NADP+/NADPH比值明显上升。在对小鼠的表型分析中发现在杂合子交配所生后代中三种基因型比例接近1：2：1，并未出现胚胎致死。病理学分析中，对小鼠坐骨神经组织半薄切片后进行H&E染色，未发现明显病理学改变。能量代谢分析中，对小鼠肝脏进行ATP、NADP+/NADPH的酶联免疫分析发现纯合子比杂合子及野生型ATP产量明显下降，而杂合子与野生型之间无明显差异；纯合子及杂合子小鼠NADP+/NADPH较野生型小鼠皆有上调，且纯合子更为显著，说明Dhtkd1基因突变导致小鼠代谢能力下降且随该基因表达量的下降而表现更严重。行为学检测中，足爪热痛实验发现纯合子较杂合子及野生型小鼠对痛觉的反应明显迟钝。滚轴实验发现野生型小鼠在转轴上坚持运动的时间比杂合子和纯合子小鼠久，提示突变小鼠运动协调能力略有减退。综上，我们初步认为Dhtkd1 Tyr486*会使小鼠机体代谢能力下调，出现部分类似CMT患者的疾病表型，但须进一步研究加以确认。

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缩 略 词

第一部分 点突变Dhtkd1基因敲入小鼠模型的建立及表达谱分析

前言

1 实验材料

1.1 实验动物

1.2 实验试剂

1.3 常用试剂配方

1.4主要仪器设备

1.5引物合成

2 实验方法

2.1 ET打靶载体的构建（构建方案参照本实验室常用流程[15]）

2.2 ES细胞阳性克隆筛选

2.3 嵌合雄鼠繁育杂合子小鼠

2.4 Dhtkd1基因表达谱分析

2.5 杂合子小鼠育种及点突变敲入小鼠基因型鉴定

2.6 三种基因型小鼠RNA水平Dhtkd1基因的表达比较

3 结果

3.1 ET打靶载体的构建

3.2 ES细胞阳性克隆筛选

3.3 嵌合雄鼠繁育杂合子小鼠

3.4 Dhtkd1基因表达谱分析

3.5 杂合子小鼠育种及点突变敲入小鼠基因型鉴定

3.6 三种基因型小鼠RNA水平Dhtkd1基因的表达比较

4 讨论

参考文献

第二部分Dhtkd1突变基因敲入小鼠模型的表型初步分析

1 实验材料

1.1 实验动物

1.2 实验试剂

1.3常用试剂配方

1.4主要仪器设备

1.5引物合成

2 实验方法

2.1 含点突变Dhtkd1基因的小鼠胚胎干细胞观察

2.2 点突变Dhtkd1基因敲入小鼠模型的表型初步分析

3 结果

3.1 含点突变Dhtkd1基因的小鼠胚胎干细胞观察

3.2 点突变Dhtkd1基因敲入小鼠模型的表型初步分析

4 讨 论

参考文献

结论

第一部分 Dhtkd1突变基因敲入小鼠模型的建立及表达谱分析

1 Dhtkd1Tyr486*突变敲入小鼠模型建成并已获纯合子小鼠

2. Dhtkd1在C57BL/129系小鼠体内的表达情况

第二部分 Dhtkd1突变基因敲入小鼠模型的表型初步分析

1．Dhtkd1Tyr486*突变杂合小鼠胚胎干细胞增殖正常、但较野生型细胞易凋亡且代谢能力降低

2． Dhtkd1Tyr486*突变小鼠繁殖正常，坐骨神经未发生明显病变

3． Dhtkd1Tyr486*突变纯合小鼠机体代谢能力显著下降，感觉减退

综述：无义介导的mRNA降解机制及其在单基因遗传病中的作用

致谢

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