Nature子刊丨基因敲除鼠助力南京大学杨中州团队揭示内质网稳态及内质网-线粒体互作调控心脏发育的分子机制
导言
前期胚胎心房关键由心子宫內膜厚度安排及心肌安排产生。至少,心子宫內膜厚度布置于的心房内表面层,规模很多,与心肌小梁优势互补接接,对心肌小梁低密度化成长推动很重要的的调节管控用处。心子宫內膜厚度成长愈来愈会引致心肌小梁成长障碍,造成的心肌低密度化不全、心肌变松及心功能性不全,严重的者造成的精力哀竭,造成危害员工成长及存活。近几年求该Notch网络信号在心子宫內膜厚度成长操作过程中有愈来愈很重要的的调节管控用处,但在细胞膜器水准对心子宫內膜厚度成长的认知则知之其实很少。以往研究发现,甘油-3-磷酸酰基转移酶4(GPAT4)全身基因敲除鼠会出现胚胎致死及心脏发育异常现象。南京大学医学院杨中州团队与澳大利亚南威尔士大学杨洪远、河北医科大学高明明实验室合作,通过对GPAT4全身敲除及心内膜特异性敲除小鼠模型的系统分析,首次揭示GPAT4功能缺失导致心内膜发育异常并进而影响到心肌发育的特异调控机制。
研究发现,GPAT4缺失会引发内质网应激,进而导致内质网-线粒体接触异常、线粒体钙超载及mtDNA泄漏,这些细胞器水平的变化激活了cGAS-STING-一型干扰素通路,最终造成心内膜发育障碍和心肌致密化不全。该研究不仅阐明了GPAT4在心脏发育中的关键作用,更为心肌致密化不全的发病机制提供了细胞器互作层面的新解释,也为相关先天性心脏病的治疗提供了潜在干预靶点。近日,该研究成果发表于Nature Communications,影响因子14.7【1】。
研究结果
杨中州组识打造出了内皮上皮上皮组识敲除(Tie2-Cre介导)及心內膜上皮上皮组识敲除(Nfatc1-Cre介导)Gpat4的小鼠,感觉GPAT4系统表不足关系心內膜发展状况不正确并举而关系到心肌发展状况,厘清了GPAT4对心內膜发展状况的特异自我调节系统表。过后,我们凭借浑身及内皮上皮上皮组识敲除小鼠的心室组识,做出DNA表述谱浅析,感觉cGAS-STING及一型电磁波辐射素不良反应迟钝通道被成功启用,该通道的过头成功启用会诱发上皮上皮组识凋亡。而能,我们感觉心內膜上皮上皮组识GPAT4系统表不足关系内质网应激反应迟钝,引发的内质网-线粒体遇到及通讯网络添加,钙亚铁离子由内质网渗入线粒体,关系线粒体钙限载,线粒体被影响,其中的的DNA漏掉至线粒休外,成功启用cGAS-STING及一型电磁波辐射素不良反应迟钝,终于关系心內膜发展状况损失,心肌小梁紧密化诱发思维障碍,心肌及心室发展状况诱发不正确,关系胚胎死忙。结论
该理论研究出现内质网准稳态及内质网-线粒体互称兄道弟心子宫内膜发育成熟的必要自我调节能力,在癌细胞器层次辅助表述心肌低密度化不全的遭受不可逆性。本研究中使用的小鼠模型,具体品系见下表:
品系缩写英文 | 品系偏号 |
Ifnar1-KO | T005534 |
Sting1-KO | T012747 |
Gpat4-flox | T018147 |
参考文献
【1】Zhao, T., Jin, K., Wang, X. et al. GPAT4 sustains endoplasmic reticulum homeostasis in endocardial cells and safeguards heart development. Nat Commun 16, 3345 (2025). //doi.org/10.1038/s41467-025-58722-5