Id基因在心脏发育中起突出作用

资源：

Sanford-Burnham Prebys医学发现研究所

概要：

科学家惊奇地发现，Id家族中的四个基因在心脏发育中发挥关键作用，说明未分化的干细胞形成心脏管并最终形成肌肉。

来自Sanford Burnham Prebys医学发现研究所（SBP），斯坦福大学心血管研究所和其他机构的研究人员惊奇地发现，Id家族中的四个基因在心脏发育中发挥关键作用，说明未分化的干细胞形成心脏管和最终肌肉。虽然Id基因长期以来一直以其在神经元和血细胞中的活性而着称，但这是他们第一次与心脏发育相关联。这些发现使科学家成为创造大量心脏细胞以再生损伤的心脏组织的新工具。该研究发表在“基因与发育”杂志上。

SBP发展与老龄化与再生方案助理教授Alexandre Colas博士说，“细胞内机制始终不清楚未分化细胞的心脏细胞命运。” “这些基因是心脏细胞命运的最早决定因素，这使得我们能够为再生目的，疾病建模和药物发现产生无数量的真正的心脏祖细胞。

国际团队包括来自意大利国际遗传工程与生物技术中心，法国Pierre和玛丽居里以及葡萄牙科英布拉大学的研究人员将CRISPR-Cas9基因编辑，高通量microRNA筛选和其他技术相结合识别Id基因在心脏发育中的作用。

特别是，CRISPR发挥了关键作用，使他们能够敲除所有四种Id基因。以前的研究已经敲除了一些这些基因，导致了心脏受损。然而，除去所有四个基因，产生了没有任何心脏的小鼠胚胎。这个发现是经过数十年的努力，以确定负责心脏发育的基因。

共同作者马克·梅拉科（Mark Mercola）博士，斯坦福大学医学教授兼SBP兼职教授说：“这是制造心脏的完全未预料到的途径。 “人们已经工作了一百年，以了解在发展过程中心脏是如何被指定的，没有人一直牵连着Id蛋白质。”

进一步的研究表明，Id基因通过抑制Tcf3和Foxa2蛋白的抑制过程，并启动支持该过程的Evx1，Grrp1和Mesp1，从而形成心脏。

除了为心脏发育的理解贡献一个新篇章，本研究阐述了一种强大的技术，用于筛选复杂表型测定中的蛋白质功能，这是先前由Colas和Mercola共同开发的。这种技术可能在整个生物学领域产生广泛的影响。

Mercoa说：“在技术层面上，这个项目成功了，因为它将高通量方法与干细胞相结合，以功能扫描整个蛋白质组，以参与制作心脏组织的各种蛋白质。 “这表明我们可以有效地穿过基因组找到控制复杂生物学的基因，如制造心脏细胞或引起疾病。”

了解这一途径最终可能会使使用干细胞产生心脏肌肉并取代受损组织成为现实。此外，由于Id蛋白是最早已知的控制心脏细胞命运的机制，因此这项工作是了解心血管发育生物学的重要里程碑。

“我们受到骨骼肌发育领域的影响，该领域发现了肌原性谱系的调节因子，或myoD，”Colas说。 “几十年来，我们一直在努力寻找心脏等价物，事实上，Id基因足以让干细胞分化为心脏谱系，而当你从基因组中切除它们时，你并没有心脏，这表明，Id家族集体是治疗心脏病的候选方案。