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Follistatin-like 1 (Fstl1) is a bone morphogenetic protein (BMP) 4 signaling antagonist in controlling mouse lung development

热1 Seedson 添加于 2011-12-11 00:44 | 8306 次阅读 | 0 个评论

作者
Geng Y, Dong Y, Yu M, Zhang L, Yan X, Sun J, Qiao L, Geng H, Nakajima M, Furuichi T, Ikegawa S, Gao X, Chen Y-G, Jiang D, Ning W
摘要
Lung morphogenesis is a well orchestrated, tightly regulated process through several molecular pathways, including TGF-β/bone morphogenetic protein (BMP) signaling. Alteration of these signaling pathways leads to lung malformation. We investigated the role of Follistatin-like 1 (Fstl1), a secreted follistatin-module–containing glycoprotein, in lung development. Deletion of Fstl1 in mice led to postnatal lethality as a result of respiratory failure. Analysis of the mutant phenotype showed that Fstl1 is essential for tracheal cartilage formation and alveolar maturation. Deletion of the Fstl1 gene resulted in malformed tracheal rings manifested as discontinued rings and reduced ring number. Fstl1-deficient mice displayed septal hypercellularity and end-expiratory atelectasis, which were associated with impaired differentiation of distal alveolar epithelial cells and insufficient production of mature surfactant proteins. Mechanistically, Fstl1 interacted directly with BMP4, negatively regulated BMP4/Smad1/5/8 signaling, and inhibited BMP4-induced surfactant gene expression. Reducing BMP signaling activity by Noggin rescued pulmonary atelectasis of Fstl1-deficient mice. Therefore, we provide in vivo and in vitro evidence to demonstrate that Fstl1 modulates lung development and alveolar maturation, in part, through BMP4 signaling.
详细资料
- 文献种类: Journal Article
- 期刊名称: Proceedings of the National Academy of Sciences
- 期刊缩写: Proceedings of the National Academy of Sciences
- 期卷页: 2011年第108卷第17期 7058-7063页
- ISBN: 0027-8424
学科领域生物医药 » 基础医学
标签

肺泡发育
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Follistatin-like 1 (Fstl1) is a bone morphogenetic protein (BMP) 4 signaling antagonist in controlling mouse lung development

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研究解析肺泡发育相关蛋白作用机制

近日来自南京大学、清华大学、日本理化所和美国杜克大学等多家机构的研究人员在新研究中利用基因敲除小鼠探索了Fstl1在正常肺泡发育过程中的作用及相关分子机制。新研究发现为拓展肺发育信号传导相关的研究领域，进一步开展肺的干细胞治疗研究奠定了必要的理论基础。研究论文在线发布在国际著名期刊《美国科学院院刊》（PNAS）上。

南京大学的宁文教授、清华大学的陈晔光教授以及美国杜克大学的Dianhua Jiang教授为这一论文的共同通讯作者。宁文早年毕业于南京大学生物系，2006年入选教育部新世纪优秀人才计划，现受聘为南京大学模式动物研究所教授、南开大学生命科学院教授。近年来主要研究方向为利用Fstl1基因全身敲除小鼠模型和各种Fstl1基因诱导性定向敲除小鼠模型，研究早期肺发育的过程和肺干细胞定向分化为各种肺上皮细胞的机制；以Fstl1为切入点研究多种信号途径在损伤发生过程中的调控机制。陈晔光早年毕业于江西大学生物系，现为清华大学生命科学学院教授，其主要研究领域为利用膜生物学、分子生物学、生物化学、细胞生物学和发育生物学等多学科技术手段研究TGF-β和Wnt信号的调控以及它们在器官发育、干细胞自我更新和分化、肿瘤形成中的作用。

FSTL1（Follistatin-like 1，又名TSC-36，FRP）是一种细胞外分泌糖蛋白，它最初是在研究TGFβ1作用机制时从TGFβ1处理的小鼠成骨细胞系MC3T3-E1（osteroblastic cell line）中分离获得，FSTL1受TGF-β1诱导表达上调，同源性分析属于follistatin/SPARC家族。之前的研究表明TGF-β/BMP（骨形态发生蛋白）信号途径在小鼠肺发育过程中起重要的调控作用，当这一信号途径出现异常会导致肺部畸形。

在这篇文章中，研究人员利用基因工程技术获得了Fstl1基因敲除小鼠。发现Fstl1基因敲除的小鼠在出生后几小时内即死于呼吸窘迫。通过表型分析发现，Fstl1敲除可导致小鼠出现气管软骨环不连续、软骨环数量减少等气管软骨环形成缺陷。此外，Fstl1敲除小鼠的肺还存在扩张不全、肺泡壁间隔增厚、肺上皮细胞发育和分化受阻等发育缺陷。在进一步的分子机制研究中，研究人员证实Fstl1可与BMP4直接作用，负向调控BMP4/Smad1/5/8信号通路，抑制BMP4诱导的肺表面活性蛋白基因表达。当研究人员通过Noggin抑制BMP信号活性时，逆转了Fstl1缺陷小鼠的肺扩张不全。研究结果表明Fstl1通过BMP4信号途径参与调控了肺发育和肺泡成熟过程。（来源：生物通何嫱）

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