大鼠脊髓发育过程中Egfr的进化与调控网络

doi:10.4103/1673-5374.339010

摘要/Abstract

摘要：

作者以往研究已对大鼠脊髓发育的调控网络进行了系统研究;然而，目前对Egfr在中枢神经系统发育过程中的整体基因表达模式及其调控网络研究相对比较零散，更没有跨越胚胎到成年的长期而系统的研究数据。实验对大量动物ErbB家族基因的进化分析显示，在古脊椎动物中，ErbB是通过Egfr的复制形成的。但直到有颌类动物形成之时，ErbB家族基因才开始分化。然后，发现了一个含有Egfr的共表达模块，该模块主要参与细胞增殖和血管发育。紧接着，预测到可能调控Egfr表达的25个miRNA和9个转录因子。并且通过实验证明9个转录因子中有6个可以显著影响Egfr启动子报告基因的活性。多种实验结果联合提示Egfr上游调控因子Foxa2在胚胎脊髓发育中的重要性。考虑到Egfr在神经系统发育和再生过程中的重要性，该研究发现的调控因子可能在未来为神经再生和疾病治疗提供新的候选靶点。

https://orcid.org/0000-0001-6318-8854 (Jian Yang); https://orcid.org/0000-0002-2562-6275 (Xiao-Song Gu)

Abstract: Egfr, a member of the ErbB gene family, plays a critical role in tissue development and homeostasis, wound healing, and disease. However, expression and regulators of Egfr during spinal cord development remain poorly understood. In this study, we investigated ErbB evolution and analyzed co-expression modules, miRNAs, and transcription factors that may regulate Egfr expression in rats. We found that ErbB family members formed via Egfr duplication in the ancient vertebrates but diverged after speciation of gnathostomes. We identified a module that was co-expressed with Egfr, which involved cell proliferation and blood vessel development. We predicted 25 miRNAs and nine transcription factors that may regulate Egfr expression. Dual-luciferase reporter assays showed six out of nine transcription factors significantly affected Egfr promoter reporter activity. Two of these transcription factors (KLF1 and STAT3) inhibited the Egfr promoter reporter, whereas four transcription factors (including FOXA2) activated the Egfr promoter reporter. Real-time PCR and immunofluorescence experiments showed high expression of FOXA2 during the embryonic period and FOXA2 was expressed in the floor plate of the spinal cord, suggesting the importance of FOXA2 during embryonic spinal cord development. Considering the importance of Egfr in embryonic spinal cord development, wound healing, and disease (specifically in cancer), regulatory elements identified in this study may provide candidate targets for nerve regeneration and disease treatment in the future.

Key words: co-expression, Egfr, evolution, FOXA2, gene expression, miRNA, spinal cord, transcription factor

. 大鼠脊髓发育过程中Egfr的进化与调控网络[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2022, 17(11): 2484-2490.

Yu Zhang, Tao Zhang, Lian Xu, Ye Zhu, Li-Li Zhao, Xiao-Di Li, Wei-Wei Yang, Jing Chen, Miao Gu, Xiao-Song Gu, Jian Yang. Evolution of the ErbB gene family and analysis of regulators of Egfr expression during development of the rat spinal cord[J]. Neural Regeneration Research, 2022, 17(11): 2484-2490.

参考文献

引言

出版重点

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期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

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延伸阅读

Neural Regen Res：神经再生和疾病治疗干预的候选靶点：Egfr

来自中国南京中医药大学的顾晓松、杨建团队最新研究显示，一类与神经再生和发育相关的重要基因家族ErbB家族的进化历程和调控网络得到了进一步阐明。作为ErbB家族的核心成员，理解Egfr的进化与调控网络对研究神经发育和稳态、再生与疾病方面发挥着重要作用。

类似于胚胎的发育过程部分还原了动物的进化过程，再生过程也是发育过程的部分重演。成年动物的中枢神经系统因为受到内外环境的影响，再生能力极其有限。神经再生的功能重建也需要神经元间形成有效的突触连接和神经回路，但它们仅在发育过程中才会大规模地出现。在以往的探索中，该团队已对大鼠脊髓发育的调控网络进行了系统研究。目前，对Egfr的研究集中于细胞增殖、细胞生长和分化等生理过程，尤其多见于肿瘤研究中。对Egfr在中枢神经系统发育过程中的整体基因表达模式及其调控网络研究也相对比较零散，更没有跨越胚胎到成年的长期而系统的研究数据。该研究对ErbB家族及其核心成员Egfr在进化和调控方面的进一步探索，为中枢神经系统再生提供了新角度的认知。

在该研究中，他们对大量动物ErbB家族基因的进化分析表明，在古脊椎动物中，ErbB是通过Egfr的复制形成的。但直到有颌类动物形成之时，ErbB家族基因才开始分化。然后，他们发现了一个含有Egfr的共表达模块，该模块主要参与细胞增殖和血管发育。紧接着，他们预测到可能调控Egfr表达的25个miRNA和9个转录因子。并且通过实验证明9个转录因子中有6个可以显著影响Egfr启动子报告基因的活性。多种实验结果联合提示Egfr上游调控因子Foxa2在胚胎脊髓发育中的重要性。考虑到Egfr在神经系统发育和再生过程中的重要性，该研究发现的调控因子可能在未来为神经再生和疾病治疗提供新的候选靶点。

这项成果撰写的文章发表在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2022年11期。