从表型到功能_p38_基因敲除小鼠的表型分析新进展

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1、2002；29(6)生物化学与生物物理进展Prog.Biochem.Biophys.。853。从表型到功能•/738a基因敲除小鼠的表型分析新进展王凤阳常智杰h崔玉东D(猜华大学生物科学与技术系，北京100084)摘要基因敲除技术的广泛应用，极大地推动了后基因组时代对于基因功能研究的进程.近年来，对于有丝分裂原激活的蛋白激酶家族成员之一——的基因敲除小鼠的研究，在过滤“噪音”，真实、清晰地揭示敲除基因的体内功能等方面极具典型意义.对于其有关表型分析最新研究进展的回顾说明：在精心设计及其表型的周密分析前提下，基因敲除技术的合理运用，对于全面阐释重要信号分子

2、的体内功能，推动功能基因的研究进程具有极其重要的意义.关键词；738a，基因敲除，表型，功能学科分类号Q262002；29(6)生物化学与生物物理进展Prog.Biochem.Biophys.。853。2002；29(6)生物化学与生物物理进展Prog.Biochem.Biophys.。853。基因敲除（geneknockout)也称基因打靶(genetargeting)，是运用DNA分子的同源重组原理，特异性地在小鼠基因组的某个位点引入特定的突变，通过对于基因型发生了改变的小鼠表型进行分析，在动物整体水平研究目的基因功能的一种技术手段.其广泛应用极大地

3、推动了后基因组时代对于基因功能研究的进程.在具体研究过程中，对于所建立的基因敲除小鼠所呈现的无表型、轻度表型、多余的表型等复杂表型的合理分析，以过滤“噪音”，真实、清晰地揭示敲除基因的体内功能是研究人员所面临的巨大挑战.有丝分裂原激活的蛋白激酶家族（mitogen-activatedproteinkinases，MAPKs)成员户38a基因敲除小鼠从E10.5开始出现的死亡、贫血等复杂表型，以及应用合理的技术手段对表型进行分析的研究极具典型意义.本文以之为例，通过综述其最新研究进展，以说明基因敲除小鼠表型与基因功能之间关系的复杂与精微.MAP激酶家族p3

4、8亚家族由p38cup38(3、p387、p38S4个成员组成•p38a是一种酪氨酸磷酸化的蛋白激酶，分子质量38ku.它是哺乳动物细胞在脂多糖（lipopolysaccharide，LPS)刺激下产生的[1].p38«和来自酵母的HOG1与来自瓜蟾的XMPK2相类似.同应激激活的蛋白激酶家族(stress-activatedproteinkinase,SAPK)/c-Jun氨基端激酶（c-JunNterminalkinase，JNK)—样，都是主要由高渗、缺氧等应激刺激及前炎性刺激、血管生长因子等作用下激活，而非有丝分裂原刺激下活化•MAPK激酶3/6

5、(MAPKkinase3/6,MKK3/6)介导其激活，每一种MKK激活不同的p38亚家族成员，有多种激酶能够激活MKK家族.p38a与HOG1的激活结构域都含有苏氨酸-甘氨酸-酪氨酸（Thr<}ly-Tyr)序列，从而具备被MKK3和MKK6所靶定激活的酪氨酸与苏氨酸.p38a的作用底物包括激酶、转录因子和未确定功能的蛋白质等多种.目如己被鉴定的由p38a激活的靶基因有-2与153、A/EF3和等[2〜5].最初对于p38a功能的研究，主要着眼于其通过调控细胞因子和趋化因子生成，从而在炎性反应过程中所发挥的作用.之后大量的研究结果表明，在细胞对多种细胞

6、因子、生长因子、应激和肽的反应过程以及细胞粘附过程中，p38a被激活.所涉及可能的生理功能包括：促进脂肪细胞、神经细胞、软骨细胞和红细胞等多种类型细胞系的分化；因细胞类型不同而呈现出对细胞扩增的促进或者抑制.然而，运用非绝对特异性抑制剂以及可能影响无关信号传导途径的持续活化剂（constituteactivators)和显性负向突变体（dominantnegative)所进行大量细胞水平的研究结果，与完全真实地反映p38a的体内功能还存在着一定的距离[4~13].#国家自然科学基金资助项目（39970369,30070703).m通讯联系人.D黑龙江八一

7、农垦大学基因工程中心，密山158308Tel：010-62773626,E-mail:zhijiec@tsinghua.edu.cn收稿日期：2002-04-25,接受日期：2002-05-28基于以上背景，为了探索在正常发育及生理条件下p38«的功能，多个研究小组先后分别对P38a进行了基因敲除研究.Allen等[14]观察到了2002；29(6)生物化学与生物物理进展Prog.Biochem.Biophys.。853。户38(^(—/—)小鼠胚胎死亡的表型.尽管1^〇1:1}^1'〇¥等[15]发现，；?38a(—/一）细胞在茴香霉素或亚砷酸盐刺激下

8、，MAPK激活的激酶-2(MAPK-activatedproteinkinase