Ngf-flox 基因敲除小鼠

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产品名称

Ngf-flox 基因敲除小鼠

产品编号

S-CKO-03954

品系全称

C57BL/6NCya-Ngfem1flox/Cya

品系背景

C57BL/6NCya

品系编号

CKOCMP-18049-Ngf-B6N-VA

品系状态

使用本品系发表的文献需注明: Ngf-flox 基因敲除小鼠 mice (Strain S-CKO-03954) were purchased from Cyagen.
交付类型
周龄
性别
基因型
数量
cKO小鼠库模型
MAPK信号通路
PI3K-Akt信号通路

基本信息

基因研究概述

质控标准

基因
基因全称
nerve growth factor
基因别称
Ngfb,beta-NGF
染色体号
Chr 3 (Mouse)
转录本 ID
NCBI: NM_013609 | Ensembl: ENSMUST00000106925
修饰方式
条件性基因敲除
靶向范围
Exon 4
敲除长度
~2.3 kb
品系说明
该品系是基于策略设计时的数据库信息制作而成,建议您在购买前查询最新的数据库和相关文献,以获取最准确的表型信息。
表型提示
MGI:97321Homozygous null mutants exhibit elevated pain threshold, loss of neurons in both sensory and sympathetic ganglia, but diminished apoptosis in the retina and spinal cord. Heterozygotes exhibit a substantially reduced number of sympathetic neurons.
神经生长因子(Nerve Growth Factor,NGF)是一种由β-神经生长因子前体蛋白(proNGF)剪接而来的小分子蛋白,属于神经生长因子家族,是神经系统发育和维护中至关重要的因子。NGF通过与其受体酪氨酸激酶A(TrkA)结合,触发一系列信号传导事件,对神经元的生长、分化和存活起到关键作用。NGF及其受体的作用不仅在神经系统发育中至关重要,还在维持神经系统的正常功能、修复神经损伤以及神经退行性疾病的发病机制中扮演重要角色。

在骨骼修复过程中,NGF的表达和信号传导对于骨折愈合起着关键作用。研究表明,在骨折后,NGF的表达在骨膜基质祖细胞和与骨折相关的巨噬细胞中显著上调。这种上调的NGF促进了表达TrkA的神经纤维的出芽和分支,这些神经纤维在骨膜血管化、骨化和矿物质化之前就已经存在于反应性骨膜中。在TrkA信号传导缺失的小鼠模型中,通过给予1NMPP1抑制TrkA的催化活性,可以显著减少感觉神经纤维的数量,减弱血管再生,并延迟骨折痂的骨化。这表明TrkA信号传导对于应力性骨折的修复至关重要,并暗示骨骼感觉神经是这一修复过程中的重要上游介质[1]。

NGF的表达不仅限于神经细胞,它也可以在分裂和非分裂细胞中表达。研究显示,当pTR.NGF(含有AAV转录后调控元件的CMV启动子)驱动NGF在COS细胞中表达时,其效率高于pc.NGF(含有CMV启动子,没有AAV转录后调控元件)或dlk.NGF(含有AAV启动子和转录后调控元件)。NGF能够分化PC12细胞,并且转染了pTR.NGF的PC12细胞能够在培养基中释放NGF。这些结果表明,NGF可以被分裂和非分裂细胞释放,但不能被新生小鼠脑细胞释放[2]。

为了控制NGF的表达,研究者们使用了四环素调控的基因表达系统,即“tet-off”系统。通过在体内激活NGF表达,研究者们观察到受损的胆碱能神经元在两周后显著恢复(神经元存活率为65±8%,与对照相比P<0.005)。而使用四环素类似物多西环素关闭基因表达后,胆碱能神经元的数量显著减少(仅剩37±5%的神经元,与未处理的受损对照组无差异)。这些数据首次表明,使用四环素调控的启动子通过慢病毒基因转移可以完全调控神经元的恢复和蛋白质的产生[3]。

此外,NGF的基因转移对于治疗与胆碱能活动相关的年龄相关性痴呆,如阿尔茨海默病,可能是一种有前景的方法。通过向基底前脑神经元转导腺相关病毒(AAV)载体以产生NGF,可以观察到在老龄大鼠中,NGF基因转移增加了胆碱能神经元的尺寸,并防止了与年龄相关的空间记忆缺陷[6]。

在分子水平上,NGF通过cAMP反应元件(CRE)诱导VGF基因的表达。NGF通过转录依赖和转录非依赖的机制调节PC12细胞的分化。在VGF基因的转录起始位点上游,存在一个cis-acting序列,该序列包含一个14碱基对的回文结构,其中嵌有一个CRE。NGF和cAMP可以激活这个序列,而其他生长因子如表皮生长因子或成纤维细胞生长因子则不能。这些结果表明,NGF和cAMP可以通过CREB转录因子激活VGF基因的表达[4]。

在NGF剥夺的交感神经元中,基因表达的全基因组分析揭示了与细胞死亡相关的分子途径。NGF的撤除激活了混合谱系激酶(MLK)-c-Jun N-末端激酶(JNK)-c-Jun途径,这是NGF剥夺诱导死亡所必需的。研究还发现,NGF的撤除会导致415个基因上调和813个基因下调。这些数据为理解NGF在神经元凋亡中的作用提供了全面的概述,并提供了关于信号传导途径和转录因子的新信息[5]。

在先天性痛觉缺失和无汗症(CIPA)患者中,发现了TRKA/NGF受体基因的突变。TRKA是NGF的受体,对于痛觉感知和出汗功能的发展至关重要。小鼠缺乏TRKA基因会表现出与CIPA相似的表型,包括对疼痛刺激的无反应。这些发现强烈表明,TRKA基因的缺陷是CIPA的病因,并且NGF-TRKA系统在痛觉感受和通过出汗建立体温调节方面发挥着关键作用[7]。

最后,自由基可以诱导NGF和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)在大鼠星形胶质细胞中的基因表达。自由基,如过氧化氢(H2O2),可以通过炎症、缺血或缺氧产生。研究显示,H2O2可以增加NGF和bFGF的mRNA含量,以及c-fos mRNA的表达。这些发现表明,神经生长因子可能在星形胶质细胞中对损伤的反应中发挥作用[8]。

综上所述,NGF及其受体TrkA在神经系统的发育、维护和修复中发挥着重要作用。NGF不仅参与神经元的生长、分化和存活,还与神经退行性疾病、痛觉感知和体温调节等生物学过程密切相关。通过基因转移和调控系统,NGF有望成为治疗神经退行性疾病和相关症状的新策略。此外,NGF的基因表达和信号传导途径的研究,为我们理解神经系统的复杂性和神经退行性疾病的发病机制提供了新的视角。

参考文献:
1. Li, Zhu, Meyers, Carolyn A, Chang, Leslie, Clemens, Thomas L, James, Aaron W. . Fracture repair requires TrkA signaling by skeletal sensory nerves. In The Journal of clinical investigation, 129, 5137-5150. doi:10.1172/JCI128428. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31638597/
2. Wang, S, Millard, W J, Meyer, E M. . NGF gene expression in dividing and non-dividing cells from AAV-derived constructs. In Neurochemical research, 23, 779-86. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9566618/
3. Blesch, Armin, Conner, James, Pfeifer, Alexander, Verma, Inder, Tuszynski, Mark H. . Regulated lentiviral NGF gene transfer controls rescue of medial septal cholinergic neurons. In Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy, 11, 916-25. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15922962/
4. Hawley, R J, Scheibe, R J, Wagner, J A. . NGF induces the expression of the VGF gene through a cAMP response element. In The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 12, 2573-81. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1377233/
5. Kristiansen, Mark, Menghi, Francesca, Hughes, Rosie, Hubank, Mike, Ham, Jonathan. 2011. Global analysis of gene expression in NGF-deprived sympathetic neurons identifies molecular pathways associated with cell death. In BMC genomics, 12, 551. doi:10.1186/1471-2164-12-551. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22067274/
6. Klein, R L, Hirko, A C, Meyers, C A, Muzyczka, N, Meyer, E M. . NGF gene transfer to intrinsic basal forebrain neurons increases cholinergic cell size and protects from age-related, spatial memory deficits in middle-aged rats. In Brain research, 875, 144-51. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10967308/
7. Indo, Y, Tsuruta, M, Hayashida, Y, Awaya, Y, Matsuda, I. . Mutations in the TRKA/NGF receptor gene in patients with congenital insensitivity to pain with anhidrosis. In Nature genetics, 13, 485-8. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8696348/
8. Pechan, P A, Chowdhury, K, Seifert, W. . Free radicals induce gene expression of NGF and bFGF in rat astrocyte culture. In Neuroreport, 3, 469-72. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1391749/