Page 34 - 《水产学报》2026年第01期
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1 期                                     水    产    学    报                                 50 卷

              素形成以及骨骼的发育，缺失               bmp7a  基因会导致         Runx2  基因通过与     hedgehog、Fgf、Wnt、Pthlh 信
              斑马鱼胚胎致死，缺失            bmp7b  基因抑制斑马鱼的            号分子和转录因子        dlx5、sp7  等相互调控，调控成
              生长和诱导皮肤黑色素的形成 。类似的，斑马                            骨祖细胞的增殖和向成骨细胞的分化；在未成熟
                                          [20]
              鱼和大多数硬骨鱼类具有             pcolcea  和  pcolceb  两种  的成骨细胞中，runx2       基因还调节骨基质蛋白基因
              基因亚型，而哺乳动物仅具有              pcolce 一种基因型。         的表达，包括       col1a1、col1a2、spp1、ibsp  和骨   γ
              在本研究中，全胚胎原位杂交结果显示                     pcolcea    羧基谷氨酸蛋白 (Bglap/Bglap2)，并诱导成骨细胞
              和  pcolceb  基因在胚胎中的表达存在时空差异。                     成熟 。Alpl 基因的突变会引起低磷脂病，其特
                                                                   [27]
              pcolcea  基因在  24 hpf 胚胎的卵黄囊和脊椎中高表                点是血清和骨碱性磷酸酶活性不足以及骨骼和牙
                                                                         [28]
              达，但在同时期胚胎中并未检测到                 pcolceb  基因的     齿矿化缺陷 。本研究分析了骨骼发育相关调节
              表达。pcolcea    和  poclceb  基因在骨骼发育不同时             因 子 的 表 达 模 式 。 结 果 显 示 ， pcolcea    和  pcol-
              期的定量表达结果也有显著差异 (图                2)。这些结果         ceb  基因失去功能后，pcolce 下游调控基因、胶原
              进一步证实了        pcelcea  和  pcolceb  基因在进化过程       蛋白发育相关基因及骨骼发育相关基因的表达均
              中功能发生了分化。                                        发生显著变化。在        pcolcea －/ － 突变体的尾部椎骨中，
                   现有关于     pcolce 基因的生物学功能研究主要                bmp1b、col1a1a、col1a2、runx2b、alpl、sp7    基因
              在哺乳动物中进行。先前的研究表明，pcolce 基                        的表达水平显著低于野生型，在                pcolcea －/ － ; pcol-
              因功能的缺失可以改善小鼠肝脏纤维化，提高治                            ceb －/ － 双 突 变 体 中 ， bmp1b、 col1a1a、 col1a1b、
              疗脂肪性肝炎的可能性            [21] 。pcolce 基因还具有抗        col1a2、runx2b、entpd5a、bglap、sp7  基因的表达
              血管生成功能，可在角膜或其他组织损伤修复中                            均显著低于野生型斑马鱼 (图           5)。先前的研究表明，
              发挥作用     [10] 。在斑马鱼中，pcolce 基因的表达下               runx2b  基因的缺失会导致斑马鱼肌间刺的完全缺
                                                [11]
              调会导致斑马鱼胚胎背部化发育异常 。有研究                            失  [12] ，col1a1a、col1a1b、col1a2、entpd5a、alpl、
              表明，pcolce 基因可促进Ⅰ型胶原蛋白的成熟，                        bglap、sp7  基因也会不同程度地直接或间接影响
              Ⅰ型胶原蛋白是鱼类组织中含量最丰富的一种胶                            骨 骼 的 矿 化 和 发 育 。 这 解 释 了     pcolcea  和  pcol-
              原蛋白，也是骨骼中参与骨形成、生长、重塑以                            ceb  基因缺失及这些调节因子表达响应性变化可能
              及矿化形成骨组织的主要胶原蛋白                 [22-23] 。胶原蛋     是导致斑马鱼骨骼密度降低的原因。
              白的合成受阻会导致多种骨骼疾病，如成骨发育                                综上所述，本研究利用           CRISPR/Cas9  基因编
              不全、软骨发育不良等            [24] 。本研究基于    CRISPR-     辑技术在斑马鱼中构建了            pcolcea  和  pcolceb  单基
              Cas9  基因组编辑后的表型观察来进一步探究                 pcel-    因和双基因敲除纯合突变体，揭示了                   pcolcea  和
              cea  和  pcolceb 基因的生物学功能。研究结果表明，                 pcolceb  基 因 的 功 能 分 化 ； 同 时 还 阐 明 了    pcol-
              pcolcea  基因在斑马鱼骨骼发育中发挥重要作用。                      cea  基因的功能丧失对斑马鱼骨骼发育的影响。这
              单敲除    pcolcea  基因，斑马鱼脊椎骨密度降低 (图                 些结果丰富了动物         pcolce 基因功能研究的数据，
              4-a)，而单敲除     pcolceb  基因则无显著表型 (图      4-b)，    为深入探究鱼类        pcolce 基因在骨骼发育中的调控
              且  pcolceb  基因在  pcolceb  基因缺失时显著上调              机制提供了基础。
              (图  5-a)，这提示二者在骨骼代谢调控中存在功能
                                                               （作者声明本文无利益冲突）
              冗余。双敲除二者后，斑马鱼骨密度降低表型更
              严重 (图   4-c)，表明   pcolceb  基因补偿作用对维持
                                                               参考文献     (References)：
              骨骼稳态至关重要。pcolcea          和  pcolceb  基因可能
                                                              [  1  ]   Arnold W V and Fertala A. Skeletal diseases caused by muta-
              通过影响胶原蛋白的合成间接影响骨骼的发育，
                                                                    tions that affect collagen structure and function[J]. The Interna-
              单敲除    pcolcea 基因时，pcolceb   的表达上调可能
                                                                    tional Journal of Biochemistry and Cell Biology, 2013, 45(8):
              部分补偿其功能，而两基因双敲除后，导致这种
                                                                    1556-1567.
              间接影响加重，使骨骼的发育显著受到抑制。
                                                              [  2  ]   Wang S, Zhong L, Li Y, et al. Up-regulation of PCOLCE by
                   生物表型的形成通常受多个功能基因及复杂                              TWIST1 promotes metastasis in osteosarcoma[J]. Theranostics,
              通路所调节      [25] 。例如，entpd5  和  enpp1  基因共同            2019, 9(15): 4342-4353.
              调节斑马鱼机体内磷酸盐稳态而影响骨骼矿化 。                          [  3  ]   Takahara K, Kessler E, L Biniaminov L, et al. Type I procolla-
                                                        [26]
              https://www.china-fishery.cn                           中国水产学会主办    sponsored by China Society of Fisheries
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