当前位置：首页 > 详细信息 上海科技大学Antos组揭示钙调磷酸酶通过控制K+通道活性调控斑马鱼再生与发育
作者：luojiao 发布时间：2021/4/19 9:00:00
编辑 | 熊 凤
所有生物体的器官和附肢都与身体成比例生长，动物再生的尺寸与丢失的原始结构完全相同 (图1A)。生物结构的缩放生长涉及发育程序的协调控制，生物结构由不同的组织组成，这些组织互相协调形成并与身体成比例生长。虽然已知一些发育信号调节身体生长和分化各个方面，但激活/调控这些发育信号，协调多组织附肢和器官与身体成比例生长的机制仍不明确（图1B）。
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图2 Kcnk5b的磷酸化状态调节脊椎动物附肢缩放生长 A） kcnk5bS345A （模拟去磷酸化状态）过表达几乎没有生长增强；B） kcnk5bS345过表达显示生长增强；C） kcnk5bS345E（模拟磷酸化状态）过表达显示最大生长增强；D）鳍叶与身体的测量表明，Kcnk5b 活性与鳍缩放生长直接相关，通道活性插图为突变对通道活动的影响总结；E）突变体活性与生长速度的线性关系（连续转基因表达6周）。
调节附肢与身体特定比例的维度的全身性(systemic)和局部(regional)机制意味着具有某些中间机制调节成比例生长。Antos实验室之前的研究发现钙调磷酸酶Calcineurin调节成年斑马鱼鳍再生与发育的成比例生长[1]。此外，哈佛大学里的Harris实验室发现 another long fin（alf）突变体的持续异速生长是由于钾泄漏通道(kcnk5b)突变增加鳍细胞的通道传导[2]。
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图1 附肢生长与身体成比例 A）由于成比例生长的调控，器官和附肢（红线）与身体（蓝线）大小成特定比例生长；B）全身系统调节和局部控制决定器官和附肢成比例生长，但发育或再生过程中多组织肢体和器官结构生长的启动和终止协调机制仍不清楚。
最近，上海科技大学Antos组在Elife杂志发表了题为“A calcineurin-mediated scaling mechanism that controls a K +-leak channel to regulate morphogen and growth factor transcription” 的研究论文，该研究显示Kcnk5b引起的电生理变化为诱导不同形态素通路的调节子所必须，calcineurin通过特定的丝氨酸位点（S345）直接调节Kcnk5b以控制K+ 通道的活性和斑马鱼鳍的缩放生长 (图2)。该文还证明电生理机制是细胞自主产生，并阐明Kcnk5b介导的电生理机制如何能够自主作用于细胞来调节不同组织细胞类型中发育程序，从而协调参与形成生物结构[3]。因此，该文通过描述控制Kcnk5b电生理活性促进不同形态素的转录，以协调、细胞自主的方式缩放斑马鱼鳍生长的翻译后作用机制，扩充了该领域的认识（图3）。
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图2 Kcnk5b的磷酸化状态调节脊椎动物附肢缩放生长 A） kcnk5bS345A （模拟去磷酸化状态）过表达几乎没有生长增强；B） kcnk5bS345过表达显示生长增强；C） kcnk5bS345E（模拟磷酸化状态）过表达显示最大生长增强；D）鳍叶与身体的测量表明，Kcnk5b 活性与鳍缩放生长直接相关，通道活性插图为突变对通道活动的影响总结；E）突变体活性与生长速度的线性关系（连续转基因表达6周）。
Christopher L Antos是该论文的通讯作者。他是上海科技大学生命科学与技术学院的副教授，也是德累斯顿理工大学的副研究员。上海科技大学生命科学与技术学院的易超为该论文的第一作者。该研究得到了Deutsche Forschungsgesellschaft和上海科技大学的资助。
参考文献：
1. Kujawski, S. et al. Calcineurin regulates coordinated outgrowth of zebrafish regenerating fins Developmental Cell 28, 1-15(2014).
2. Perathoner, S. et al. Bioelectric signaling regulates size in zebrafish fins. PLoS Genetics 10, e1004080 (2014).
3. Yi, C. et al. A calcineurin-mediated scaling mechanism that controls a K+-leak channel to regulate morphogen and growth factor transcription. eLife DOI:10.7554/eLife.60691 (2021).