腺苷酸环化酶3缺失对小鼠主要嗅觉表皮组织内DNA甲基化的影响

腺苷酸环化酶3 (adenylate cyclaseⅢ,AC3)是嗅觉系统中的重要成分,AC3缺失后小鼠的主要嗅觉表皮组织(main olfactory epidermal,MOE)随年龄增长逐渐变薄,MOE内基因表达谱发生改变. DNA甲基化在动物发育、基因表达调控中具有重要作用.为了探讨AC3缺失后小鼠MOE内基因启动子甲基化水平的改变以及对基因表达的影响,本文采用DNA甲基化免疫共沉淀芯片(methylated DNA immunoprecipitation chip,MeDIP-chip)筛选AC3缺失小鼠MOE内启动子区甲基化差异表达基因,利用甲基化特异PCR (methylation-specific PCR,MSP)、实时荧光定量PCR (qRT-PCR)进一步检测部分甲基化差异基因的DNA甲基化水平改变和表达差异.结果表明,AC3缺失小鼠中有1 978个基因启动子的甲基化水平发生了改变,占总探针数的9%,其中727个基因启动子甲基化水平升高,1 251个甲基化水平降低.功能分析表明,这些启动子甲基化发生改变的基因主要涉及的功能分别与嗅觉受体、神经发育、cAMP信号通路、ATP结合、钙离子调控、乙酰化修饰、转录因子等相关. MSP检测表明,嗅觉受体基因Olfr1153、Olfr231、Olfr378、Olfr651、Olfr691启动子区的甲基化水平升高,Cngb1、Pde4a和Olfr1394基因启动子区的甲基化水平降低. qRT-PCR结果显示,基因Cngb1、Hcn4、Olfm1、Olfr1394、Olfr1153、Olfr231、Olfr378、Olfr691的表达水平显著下降,而Pde4a和Olfr651基因的表达水平显著升高.总之,AC3缺失后MOE内嗅觉受体基因、神经发育相关基因、cAMP信号通路等相关基因启动子甲基化水平发生显著改变,影响核苷酸切除修复、DNA复制、错配修复等信号通路的传导,从而综合调控小鼠MOE内的基因表达数量和水平.

腺苷酸环化酶3缺失下调小鼠嗅觉受体基因表达

主要嗅觉表皮组织(MOE)是哺乳动物感知气味分子的重要器官,气味诱导是嗅觉受体神经元(ORN)活动的起点,嗅觉受体(OR)结合气味分子后通过环腺苷酸(c AMP)信号通路向下游传递信号。腺苷酸环化酶3(AC3)是此通路中的重要分子。为了探讨AC3缺失对小鼠MOE内ORs基因表达的影响,本文以AC3敲除型小鼠(AC3-/-)和野生型小鼠(AC3+/+)为材料,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)、荧光原位杂交(FISH)技术分析了部分ORs基因及与其相关因子在MOE中的表达。qRT-PCR表明,3月龄AC3-/-小鼠MOE中嗅觉受体Olfr15、Olfr16、Olfr533、Olfr536、Olfr1507和Olfr642的表达量均显著下降。出生后PND7、PND30和PND90三个不同发育时期的AC3-/-小鼠MOE原位杂交显示,嗅觉受体Olfr15、Olfr536和Olfr1507表达的细胞数目均减少。进一步qRTPCR分析发现,3月龄AC3-/-小鼠嗅觉受体相关因子Rtp1、Rtp2、Reep1、Lhx2、Emx2和Ric-8b的表达也均发生显著下调。由此推测,AC3缺失导致的ORs及其相关因子的表达下调可能是嗅觉行为障碍的原因之一。

AC3缺失对小鼠MOE组织内相关因子及信号通路的影响

腺苷酸环化酶3（Adenylate cyclase 3,AC3）是膜整合蛋白,可将ATP变成cAMP,使cAMP信号通路受损,进而导致嗅觉丧失。主要嗅觉表皮（main olfactory epithelium,MOE）组织是感知和传导嗅觉信号的重要器官,主要通过环磷酸腺苷cAMP、肌醇1,4,5-三磷酸（Inositol 1,4,5-trisphosphate,IP3）、刺猬（Hedgehog,Hh）等3个信号通路进行嗅觉信号转导。MOE组织中有AC2、AC3、AC4等表达,为探讨当AC3缺失时,AC2和AC4是否可以发挥AC3作用介导嗅觉信号转导;AC3缺失是否通过引起IP3和Hh信号通路的改变而介导cAMP信号通路,本研究拟选取AC3缺失的小鼠和野生型小鼠各4只,以小鼠的MOE组织为实验材料,利用实时荧光定量PCR（q PCR）技术检测小鼠MOE组织内的AC2、AC4;检测IP3信号通路中的ip3r1、calm1、calm2;检测Hh信号通路中的patched、smoothened、gli1和gli2等基因的表达情况。结果显示,AC3缺失的小鼠中AC3几乎无表达;和野生型小鼠相比,AC3缺失的小鼠MOE组织中AC2、AC4表达量均显著下降（p〈0.05）,分别下调1倍和4倍;AC3缺失的小鼠IP3信号通路中的三磷酸肌醇Ⅰ型受体（type 1 inositol1,4,5-trisphosphate receptor,ip3r1）、calm1、calm2表达量均显著下降（p〈0.05）,分别下调0.3倍、10倍及4倍;AC3缺失的小鼠Hh信号通路中patched、smoothened、gli1和gli2的表达量均显著下降（p〈0.05）,分别下调0.4倍、10倍、10倍、4倍。因此,AC3缺失会导致cAMP信号通路的调节受损,进而影响AC3相关因子AC2和AC4的表达,同时抑制IP3和Hh信号通路的传导,在探究AC3基因敲出小鼠嗅觉丧失方面具有一定的指导意义。