人类遗传性多囊肾相关致病基因功能的研究

摘要

多囊肾疾病（polycystic kidney disease，PKD）是一组常见的以双肾形成多个进行性增大囊肿为主要特征的单基因遗传病。根据遗传特征不同，可以分为常染色体显性多囊。肾（Autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD）和常染色体隐性多囊肾（Autosomal recessive polycystic kidney disease，ARPKD）。ADPKD主要由PKD1和PKD2两个基因突变引起，基因产物分别为Polycystin-1（PC1）和Polycystin-2（PC2）；ARPKD则由PKHDl基因突变引起，基因产物为Fibrocystin/Polyductin（FPC）。PKD1、PKD2和PKHD1的小鼠同源基因Pkd1、Pkd2和Pkhd1都已被克隆，两者之间具有高度的保守性，这些基因的突变也能导致小鼠多囊肾。
　　 本研究首先建立了一个新型的Pkhdl基因敲除小鼠模型，该模型能很好的模拟人类ARPKD。结合实验室前期已经建立的Pkd2基因敲除小鼠，发现Pkhd1和Pkd2的双突变小鼠比单个基因突变表现出更为严重的症状，提示ARPKD和ADPKD这两类具有不同遗传特征的疾病可能具有分子水平的相互关系。进一步研究发现，FPC和PC2在体内能形成一个分子复合体，这一复合体的形成是通过FPC的胞内羧基末端和PC2胞内氨基末端直接相互作用实现的。FPC的缺失能引起PC2蛋白表达的下降，并能显著降低PC2的离子通道活性，然而PC2的缺失并不影响FPC的表达。这一研究表明，FPC和PC2在体内形成一个分子复合物，并于同一分子通路参与肾内管道结构的形成。
　　 除了PKD1、PKD2和PKHD1，目前已在人和其他动物体内克隆了至少20个多囊肾相关基因。Biccl，果蝇双尾C（Bic-C）基因的同源基因，是一个小鼠多囊肾致病基因。Bpk（BALB/c polycystic kidneys）和Jcpk（Juvenile congenital polycystickidney），这两个分别通过自发突变和人工诱变产生的多囊肾动物模型，都由该基因突变引起。Biccl普遍存在于从线虫到人类的各个物种，并且其序列高度保守。在果蝇等低等动物的研究发现，Bic-C是一个具有RNA结合活性的转录后基因表达调控因子。尽管Biccl的多囊肾动物模型为其体内功能研究提供了一些线索，然而Biccl的细胞生物学功能还完全未知。本研究通过建立IMCD细胞的稳定干涉细胞株，发现Biccl为IMCD细胞在三维培养条件下形成管状分支结构所必须，抑制Biccl的表达导致以E-cadherin为基础的细胞连接异常以及纤毛发生障碍，同时细胞的增殖、凋亡和细胞骨架也出现异常。这一研究初步揭示了Biccl的细胞生物学功能，为进一步探寻该基因在体内的功能及多囊。肾的发病机制奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

图 表 索 引

中英文缩略词对照

前 言

参考文献

第一部分 FPC调控PC2的表达和离子通道活性

前言

材料与方法

实验材料

实验方法

实验结果

Pkhdl基因敲除动物模型的建立

Pkhdl基因敲除小鼠表现典型人类ARPKD症状

FPC的缺失导致肾上皮细胞纤毛异常

Pkhdl纯合突变加速Pkd2杂合突变引起的ADPKD疾病进展

FPC和PC2在体内存在相互作用并形成分子复合物

FPC的缺失降低PC2的离子通道活性

讨 论

参考文献

第二部分 小鼠多囊肾致病基因BICCl功能的研究

前言

材料与方法

实验材料

实验方法

实验结果

Biccl稳定干涉细胞株的建立

Biccl为IMCD细胞在3D培养条件下管状分支结构形成所必须

抑制Biccl的表达破坏细胞-细胞连接

抑制Biccl的表达导致细胞骨架异常

抑制Biccl的表达降低细胞整合素依赖的细胞粘附

Biccl促进细胞增殖，抑制细胞凋亡

Biccl稳定干涉的IMCD细胞纤毛异常

Biccl定位于P小体

讨 论

参考文献

文献综述

参考文献

致 谢

基金资助

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