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2019-03-20 11:39:06

近日,学校动物科学学院赵建军博士团队在研究上皮组织发育调节机制方面取得进展。上皮组织形态发生是组织器官结构和功能形成的关键,乳腺是一种典型的分枝发育器官,且其发育过程主要发生在出生后,是研究器官分枝发育和上皮组织形成的良好模型。团队发现半胱氨酸氧化代谢通路的关键酶-半胱氨酸双加氧酶(CDO)及其直接催化产物半胱亚磺酸(CSA)参与调节乳腺分枝发育及乳腺肿瘤形成。该项研究成果于218日在Cell出版社旗下子刊iScience期刊发表,题目为Cysteine Dioxygenase Regulates the Epithelial Morphogenesis of Mammary Gland via Cysteine Sulfinic Acid半胱氨酸双加氧酶通过半胱亚磺酸调控乳腺分枝发育)。

课题组研究发现,半胱氨酸氧化代谢途径的关键酶-半胱氨酸双加氧酶(CDO)的表达规律与乳腺发育规律一致。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术分别获得半胱氨酸双加氧酶(CDO)及其下游酶半胱亚磺酸脱羧酶(CSAD)基因敲除小鼠模型,通过对基因敲除小鼠表型分析发现,CDO具有重要的器官发育调控功能(包括乳腺分枝发育及肺泡发育等)。CDO缺失导致乳腺分枝发育严重受阻、肺泡减少、高乳腺肿瘤发生风险及泌乳功能严重缺陷,而CSAD缺失对乳腺发育和乳腺肿瘤形成无明显影响,反而增加了乳腺腺泡数量,即泌乳功能增强。通过CDO上下游含硫分子的外源补偿实验确定了CDO 主要通过其直接催化产物半胱亚磺酸(CSA)而不是通过控制细胞内半胱氨酸水平或牛磺酸,调控乳腺上皮组织的更新和分化,进而影响乳腺分枝发育及乳腺肿瘤发生。

CDO的生物学功能逐渐被广泛认识,包括其参与调控神经退行性疾病、自主免疫性疾病、骨骼发育、肿瘤发生等,但其机制尚不清楚。目前,半胱氨酸代谢相关的生物功能主要围绕细胞内半胱氨酸积累、硫化氢形成和牛磺酸生成展开。作为半胱氨酸氧化代谢的中间产物,CSA容易被进一步脱羧基生成其他物质,因此,其功能不易被发现。课题组首次利用CSA代谢上下游酶的敲除小鼠验证了其重要的生物学功能,为半胱氨酸氧化代谢通路的功能研究开辟了新的领域。研究结果为揭示乳腺上皮细胞命运决定、上皮组织形态发生和乳腺肿瘤发病机理提供重要理论支持。

该研究工作获得了重庆市基础与前沿研究计划、中央高校基本科研业务费的资助。学校动物科学学院赵建军博士为第一作者,刘安芳教授为共同通讯作者。

Cell期刊是与sciencenature并列的世界三大主刊之一,主要关注生命科学等领域最前沿的研究工作。

全文链接:https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30045-8