YAP/TAZ调控小鼠次生腭的抬升和骨形成

YAP/TAZ Regulate Elevation and Bone Formation of the Mouse Secondary Palate

作者信息A F Goodwin, C P Chen, N T Vo, J O Bush, O D Klein
PMID32623954
发布时间2020-11
DOI10.1177/0022034520935372

实验完整度

高

包含基因敲除小鼠模型(Osr2Cre和Col2Cre)、组织学分析、µCT、腭突外植体培养、RNA-seq及功能验证

主要模型

Yapfl/fl;Tazfl/fl;Osr2Cre小鼠 Yapfl/fl;Tazfl/fl;Col2Cre小鼠 小鼠腭突外植体培养

重点核对

Cre驱动子类型(Osr2Cre、Col2Cre) 小鼠胚胎发育阶段(E12.5-E18.5、P0) 基因敲除效率(Yap/Taz缺失) 腭突抬升位置(垂直、水平、黏附、融合) 骨体积和密度(µCT测量)

摘要

次生腭裂是最常见的先天性畸形之一,孤立性腭裂患者所接受的多种矫正手术伴随着巨大的费用和发病率。次生腭的发育是一个复杂的多步骤过程,包括腭突从垂直位置向水平位置的抬升,而这一过程尚未被很好地理解。Hippo信号级联是一个机械感觉通路,通过控制细胞增殖、凋亡和分化来调节形态发生、稳态和再生,主要通过负调控下游效应因子Yes相关蛋白(YAP)和具有PDZ结合基序的转录共激活因子(TAZ)。我们利用Osr2Cre和Col2Cre驱动子,分别在整个腭突间充质以及特异性地在后部腭突间充质中删除了Yap/Taz,导致腭突抬升延迟和次生腭裂。此外,该缺失导致次生腭的骨骼发育不良。我们进一步确定了后部腭突中YAP/TAZ的下游靶标,包括参与矿化的基因Ibsp和Phex,以及编码催化胶原交联的赖氨酰氧化酶Loxl4。在Yap/Taz缺失后,Ibsp、Phex和Loxl4在后部腭突间充质的骨化区域表达水平降低。此外,在抬升前,该特定区域的胶原水平也降低。因此,我们的数据表明,YAP/TAZ可能通过调节腭突间充质中的胶原交联来控制腭突抬升,并调节次生腭骨的矿化。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
YAP/TAZ在次生腭发育中是否及如何调节腭突抬升和骨形成?
核心机制
YAP/TAZ通过调节Loxl4表达影响胶原交联,从而控制腭突抬升;并通过调节Ibsp和Phex表达影响次生腭骨的矿化。
主要证据
在腭突间充质中敲除Yap/Taz导致腭突抬升延迟和腭裂;RNA-seq显示Ibsp、Phex和Loxl4表达下调;组织学显示胶原水平降低和骨体积减小。
研究意义
揭示了YAP/TAZ在次生腭发育中的双重作用,为理解腭裂发病机制提供新见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

YAP/TAZ表达分析

确定YAP/TAZ在次生腭发育中的表达模式。

通过免疫荧光染色检测YAP/TAZ在不同发育阶段的腭突中的表达。

2

Yap/Taz基因敲除小鼠模型构建

研究YAP/TAZ在次生腭发育中的功能。

使用Osr2Cre和Col2Cre驱动子分别在整个或后部腭突间充质中条件性敲除Yap/Taz基因。

3

腭突抬升和融合的表型分析

评估Yap/Taz缺失对腭突抬升时间和融合的影响。

通过组织学切片和分期观察腭突位置,分析腭突抬升延迟和腭裂发生。

4

细胞增殖和凋亡检测

探究Yap/Taz缺失是否影响腭突间充质细胞的增殖和凋亡。

使用BrdU标记和TUNEL染色分别检测细胞增殖和凋亡。

5

腭突外植体培养

验证腭突抬升缺陷是否由腭突本身固有,而非受下颌影响。

去除下颌骨的E13.5胚胎腭突外植体培养,观察腭突抬升和融合。

6

骨形成和矿化分析

评估Yap/Taz缺失对次生腭骨形成和矿化的影响。

使用µCT测量腭骨体积和骨密度。

7

RNA-seq和下游靶基因验证

鉴定YAP/TAZ调控的与腭突抬升和骨矿化相关的下游靶基因。

对后部腭突进行RNA-seq,并用RNAscope验证Ibsp、Phex和Loxl4的表达。

8

胶原水平检测

验证Yap/Taz缺失是否影响腭突间充质中的胶原水平。

使用Masson三色染色检测后部腭突骨化区域的胶原水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
YAP抗体Cell Signaling4912
TAZ抗体Sigma-AldrichHPA007415
BrdU抗体Abcam6326
原位细胞死亡检测试剂盒Roche--
RNAscopeACD Diagnostics--
三色染色试剂盒Abcam--
Leica DMi8显微镜Leica--
Zeiss转盘共聚焦显微镜Zeiss--
E-钙黏附蛋白抗体Zymed/Invitrogen13-1900
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74104
Illumina HiSeq 4000测序仪Illumina--
MicroCT50Scanco--
Zeiss SteREO Discovery v12显微镜Zeiss--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠品系与基因敲除
Cre驱动子类型(Osr2Cre、Col2Cre)、Yap/Taz敲除等位基因、小鼠遗传背景
阅读提示:见Materials and Methods中的Mouse Husbandry
胚胎分期
胚胎发育阶段(E13.5-E15.5)、Theiler分期
阅读提示:见Results和Figure legends
腭突抬升表型分析
腭突位置分类(垂直、水平、黏附、融合)、样本量
阅读提示:见Results和Figure 2E
腭突外植体培养
培养时间、旋转速度、气体条件、培养基成分
阅读提示:见Materials and Methods中的Palatal Shelf Cultures
骨形成分析
µCT扫描参数、骨体积和密度测量方法
阅读提示:见Materials and Methods中的Micro-Computed Tomography
RNA-seq分析
样本收集条件(E14.5后部腭突)
阅读提示:见Materials and Methods中的RNA-Sequencing Experiment