微管特异性分子伴侣E(TBCE)基因突变可导致两种常染色体隐性遗传病:人类HRD综合征(甲状旁腺功能减退、生长和智力迟缓及特征性畸形)和Kenny-Caffey综合征。中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清研究员团队利用果蝇模型,深入研究了TBCE对微管结构与功能的调控机制,相关成果为理解这些疾病的发病机理提供了重要线索。
HRD综合征的临床表现主要包括智力低下、生长迟缓和面部畸形,而Kenny-Caffey综合征除上述症状外,还伴有骨质硬化和反复感染。TBCE编码一种参与α-微管蛋白折叠的伴侣蛋白。患者体外培养细胞的研究显示,其微管网络出现明显异常,表现为微管组织中心周围的微管密度下降。
为探究HRD及Kenny-Caffey综合征的致病机制,研究团队建立了果蝇同源基因CG7861(编码蛋白dTBCE)的研究模型,并开发了关键工具:针对dTBCE的单克隆抗体,以及用于组织特异性过表达的UAS-CG7861和用于组织特异性敲减的UAS-CG7861 RNAi转基因果蝇。利用这些工具,他们对dTBCE的功能进行了初步分析。
在果蝇幼虫肌肉细胞中,微管通常呈现为直线状微管组成的松散有序网络。当通过RNAi特异性降低dTBCE表达后,肌肉细胞中的微管网络遭到破坏:微管变得弯曲、短粗,且无法交联成网络。同时,野生型果蝇肌肉中细胞核周围微管密集的现象也明显减弱,表现为核周微管稀少。相反,过表达dTBCE则导致微管网络更为致密,形成更多束状结构,且核周微管密度显著增加。行为学实验显示,dTBCE敲减后的果蝇运动能力明显下降,表现为翻身困难,而过表达组与野生型无显著差异。这些结果表明,TBCE通过调控微管蛋白的结构与功能,影响细胞骨架的稳定性及动物运动行为。
张永清研究员,博士,博士生导师。1985年获华中农业大学学士学位,1991年获北京农业大学(现中国农业大学)博士学位。1992-1993年在中国科学院微生物研究所从事博士后研究,1994年在荷兰瓦赫宁根大学做访问学者,1995-1997年在英国剑桥大学从事博士后研究,1998-2003年先后在美国犹他大学和范德比尔特大学做博士后和访问学者。曾获美国FRAXA研究基金会(2001-2002)和范德比尔特大学肯尼迪人类发展研究中心(2003)研究奖。其主要研究方向是利用果蝇等模式动物进行神经生物学基础研究,探索神经系统的结构与功能,以及人类神经疾病(如智力低下)的分子遗传机制,为疾病预防和治疗提供理论依据。