α-肌动蛋白基因研究现状【文献综述】.doc

毕业论文文献综述 生物技术 α-肌动蛋白基因研究现状 摘要：肌动蛋白(actin)是所有真核生物细胞内的重要结构蛋白，有6种亚类，心脏α-actin、骨骼肌 α-actin、平滑肌α-actin是其中的三种，在机体内执行着不同的功能，本文通过阅读大量相关文献综述了它们各自的功缺失、突变后会引起的某些疾病以及一些疾病发生与该种基因表达的影响，所以我们可以通过克隆其基因并进行序列的分析，并研究清楚肌动蛋白基因有利于其他各领域对该基因的应用。 关键字：肌动蛋白；心脏α-actin基因；骨骼肌α-actin基因；平滑肌α-actin基因；研究现状 0前言 肌动蛋白(actin)基因大量存在于几乎所有物种的有核细胞中，是一种高度保守蛋白，与一些管家蛋白的基因一样，在物种内持续恒量表达，因而在很多量化的实验技术如实时定量PCR、Northern杂交、免疫蛋白印迹中被当作内参照。它是肌肉细胞的一个重要的收缩蛋白，也是细胞骨架的主要组成部分，参与细胞发育进程的多个方面，包括细胞运动、新陈代谢、有丝分裂、肌肉收缩等，在脊椎动物中，actin 家族根据氨基酸序列的不同可分为6 种类型：包括2 种细胞质 actin（β 型和 γ型），2 种横纹肌型 α-actin，即骨骼肌α-actin、心脏α-actin 和2种平滑肌 actin，即α-血管平滑肌型、γ-型内脏平滑肌型。近来的研究表明，尽管这些亚型在氨基酸序列上同源性非常高（ 90%），但是不同的actin 基因在功能上是不可互换的[1]。α-肌动蛋白是一种具有2个亚基的蛋白质，其主要作用显然是将肌动蛋白微丝锚定在肌节Z线上，以下是对心脏α-actin基因、骨骼肌α-actin基因、平滑肌α-actin基因这三种分别进行阐述。 1心脏α-actin基因与相关疾病及其研究机理 心脏α-肌动蛋白基因(cardiac alpha-actin, CAA)近年逐渐被认识的在心脏发育过程中起重要作用的一个基因。有研究发现，其突变可导致多种心脏结构及功能异常。心脏α-肌动蛋白(cardiac alpha-actin, CAA)基因是心脏特异表达基因，心脏神经嵴剔除可导致心脏圆锥动脉干发育畸形，有多种基因参与调节，CAA基因就是其中之一[1]。Abdelwahid 等[2]建立CAA基因缺失小鼠模型，其研究发现，胚胎小鼠缺乏心脏 α-肌动蛋白基因可导致心肌细胞结构紊乱和过度凋亡，造成发育迟缓和围产期死亡。56%的CAA 基因纯合子缺失小鼠不能存活到出生，剩下的大多在出生后2 周内死亡。 Florian等[3]的研究发现，心脏α-肌动蛋白基因在人类心肌组织表达，但在健康成人主动脉、冠状动脉、脾小梁、结肠、胃及骨骼肌等部位不表达，而在脐带血管、冠状动脉粥样硬化斑块和外周血管粥样硬化斑块等处 CAA 基因有表达。由此说明CAA基因可能是一种发育基因，在新生血管组织中表达，而在成熟器官中，CAA基因仅限于心肌组织表达，在其他血管和肌肉组织无表达。当机体出现病理性的血管或肌组织增生时，诱导基因再度表达。 1.1 心脏α-肌动蛋白基因与心脏疾病 CAA基因异常可导致心脏发育迟滞、结构及功能异常，从而形成房间隔缺损(ASD)、室间隔缺损(VSD)、原发性心肌病等先天性心脏异常。 1.1.1 心脏间隔缺损 心脏间隔缺损是常见的先天性心脏缺陷，其在活产儿发病率为（5～7）/1000。在对家族性显性遗传的房间隔缺损(atrial septaldefect, ASD)家系的研究中，已经确认了5种ASD相关基因，分别是NKX2.5、TBX5、GATA4、MYH6、ACTC1[4]。Olson等[5]研究发现，7例CAA E101K突变携带者中有1例患ASD。而Monserrat等[6]在9例此类突变携带者中发现8例患ASD，1例患室间隔缺损（ventricular septaldefect, VSD），进一步证实CAA基因与心脏间隔发育密切相关。尚有些研究与CAA基因异常导致间隔缺损机制有关。Matsson等[6]对包含20个成员的2个常染色体显性遗传ASD家系进行CAA基因突变筛查，发现突变区域为M123V。相关的功能研究表明，M123V突变型CAA尽管仍能保持肌动球蛋白动力特性，但与肌球蛋白的结合力下降。在对408例散发的先天性心脏病患者突变筛查中，发现1例ASD患者的CAA基因存在17 bp的缺失。进一步研究显示，CAA基因敲除的鸡胚出现心脏环化延迟、房间隔缺损，说明CAA基因参与心脏发育，其突变或表达下降会导致ASD的发生。Qi等研究发现，Smad4基因缺失胎鼠，早在E9.5 d即出现CAA基因表达下调，同时伴心肌细胞增殖下降，胎鼠出现室间隔缺损、致密层变薄、肌小梁紊乱，E 12.5～15.5 d期间胎鼠死亡率显著升高