Nkx2-9-KO 基因敲除小鼠

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产品名称

Nkx2-9-KO 基因敲除小鼠

产品编号

S-KO-03384

品系全称

C57BL/6JCya-Nkx2-9em1/Cya

品系背景

C57BL/6JCya

品系编号

KOCMP-18094-Nkx2-9-B6J-VA

品系状态

使用本品系发表的文献需注明: Nkx2-9-KO 基因敲除小鼠 mice (Strain S-KO-03384) were purchased from Cyagen.
交付类型
周龄
性别
基因型
数量

基本信息

基因研究概述

质控标准

基因
基因全称
NK2 homeobox 9
基因别称
Nkx-2.9,Nkx2-8,Nkx2.9,tinman
染色体号
Chr 12 (Mouse)
转录本 ID
NCBI: NM_008701 | Ensembl: ENSMUST00000072631
修饰方式
全身性基因敲除
靶向范围
Exon 1~2
敲除长度
~1.3 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:1270158Mutant mice lacking both functional copies of the gene are viable and fertile but display abnormal development of the spinal accessory nerve. Another mutant exhibits progressive bronchial dysplasia leading to lung cancer in aged mutants.
Nkx2-9,也称为NK2同源框基因9,是一种编码含有同源结构域的转录因子的基因。同源框基因是一类控制生物体发育的重要基因,它们在生物体的发育过程中发挥关键作用。Nkx2-9基因在神经系统中具有重要作用,尤其是在神经元的分化和发育过程中。

Nkx2-9基因的表达模式在胚胎发育过程中发生变化。在早期小鼠胚胎发育过程中,Nkx2-9基因在神经管的腹侧最远端神经祖细胞区域与相关蛋白Nkx2.2共同表达。这个区域内的细胞分化为脊髓中的V3中间神经元和后脑中的内脏运动神经元。通过基因敲除小鼠实验,研究者发现Nkx2.9基因的缺失对脊髓中的神经祖细胞分布和神经元分化没有明显影响,这与Nkx2.2基因敲除小鼠的表型形成对比。Nkx2.2基因敲除小鼠表现出脊髓中神经元细胞命运从腹侧向背侧的转化。因此,Nkx2.9基因可能通过与共表达的Nkx2.2蛋白的功能冗余来确保V3中间神经元的正常发育[1]。

然而,在脑干中,Nkx2.9基因的缺失导致脊髓副神经(XIth)的形态发生显著改变,表现为明显缩短和变细。在Nkx2.9缺失的胚胎中,成熟分支运动神经元数量显著减少,而腹内侧运动神经元数量增加。此外,大约50%的突变胚胎中迷走神经和舌咽神经也表现出异常,这与成年突变小鼠中疑核中Phox2b表达的减少相一致。这些观察结果表明,Nkx2.9基因在脑干中具有特定功能,是脊髓副神经和其他分支运动神经柱的分支运动神经元祖细胞的决定因子[1]。

除了在脊髓副神经的发育中发挥重要作用外,Nkx2.9基因还在中脑-后脑区域的模式形成中发挥作用。Nkx2.9基因在中脑的IsO、VZ和SVZ区域以及mdDA神经元中强表达。虽然Nkx2.9基因的缺失对TH表达神经元的发育和细胞结构没有明显影响,但转录组分析表明,Nkx2.9基因的缺失会影响中脑-后脑发育相关基因的表达,如Wnt8b和Tph2。这些数据表明,Nkx2.9基因在中脑-后脑模式形成中发挥重要作用,通过抑制IsO中的后脑特异性细胞命运和mdDA神经元的亚型特异性调节来发挥作用[2]。

Nkx2.9基因还与底板发育和连合轴突引导有关。在缺乏Nkx2.2和Nkx2.9基因的小鼠中,神经管的p3区域中的假定祖细胞转化为运动神经元,从未获得V3中间神经元的命运。这支持了Nkx2转录因子在建立V3祖细胞中的作用,通过抑制早期运动神经元谱系特异性程序,包括Olig2等基因。此外,Nkx2.2和Nkx2.9基因还参与非神经底板细胞的发展。缺乏这两种基因会导致底板结构减小和功能受损,从而严重影响了连合神经元的轴突路径。这些数据表明,Nkx2.2和Nkx2.9转录因子在脊髓中形成神经元网络方面发挥着关键作用,这些神经元网络作为运动活动的中枢模式发生器。由于这两种因素影响底板发育,控制连合轴突轨迹可能是其潜在机制[3]。

Nkx2.2和Nkx2.9基因在尾侧后脑的分支和内脏运动神经元的细胞命运决定中起着关键作用。在小鼠胚胎中,这两种基因的缺失导致迷走神经和脊髓副运动神经的完全丧失,面部和舌咽运动神经的部分丧失,而仅有的体节副神经和滑车运动神经则没有减少。细胞系分析表明,Nkx2.2和Nkx2.9基因的缺失导致神经元祖细胞细胞命运的改变。因此,后脑腹侧p3区域的分支内脏运动神经元的祖细胞转化为体节运动神经元,这些神经元使用腹侧出口点将轴突轨迹发送到其靶标。细胞命运转化仅限于后脑,因为三叉神经在双突变胚胎中没有受到影响,这表明Nkx2.2和Nkx2.9蛋白在后脑中不参与分支内脏运动神经元的发育[4]。

Nkx2-9基因的表达模式在胚胎发育过程中发生变化。在胚胎发育过程中,Nkx2-9基因表达的细胞从假定的底板区域转移到神经外胚层的背外侧位置,后来局限于室管膜区。Nkx2-9基因的表达与Nkx2-2基因的表达重叠,但通常更广泛。最初,Nkx2-9基因在接近音猬信号的区域表达,但在发育的较晚阶段,其表达区域与音猬信号明显分离。Nkx2-9基因在CNS腹侧区域的表达模式与其在神经元分化的特定子集的指定中的可能作用一致[5]。

Nkx2.9基因的表达受到音猬信号的影响。在音猬基因敲除小鼠中,神经区域的Nkx2.1、Nkx2.2和Nkx2.9基因的表达需要音猬信号的信号传导,而Nkx2.3、Nkx2.5和Nkx2.6基因在内皮和间充质中的表达不受音猬信号的影响。这表明音猬信号在神经区域中Nkx2基因的表达中发挥重要作用[6]。

Nkx2.9基因的转录激活受到染色质调节因子的影响。在mESCs中,Nkx2.9基因是双价的,这意味着Nkx2.9基因位点上的核小体具有活性和多梳相关抑制性修饰。通过FIRE-Cas9技术将SS18-containing BAF复合物招募到Nkx2.9基因位点,可以去除多梳相关组蛋白标记,随后激活Nkx2.9基因的转录。cBAF复合物最有效地去除Nkx2.9基因位点上的多梳相关组蛋白修饰,而gBAF和pBAF复合物则不能。这表明cBAF在直接对抗多梳相关组蛋白修饰方面具有独特的作用[7]。

Nkx2.9基因与其他转录因子相互作用,共同调节神经元的分化。在斑马鱼脊髓中,KA'和V3中间神经元是从侧底板发育而来的两种神经元类型。Nkx2.9基因与Nkx2.2a和Nkx2.2b一起,通过调节Gata2基因在侧底板中的表达来控制KA'细胞的分化。Gata2基因对于KA'细胞中Gad67基因的表达是必需的。Sim1基因的表达也依赖于Nkx2.9基因,但不需要Gata2和Tal2基因。这些结果表明,Nkx2.9基因与其他转录因子相互作用,共同调节神经元的分化[8]。

综上所述,Nkx2-9基因在神经系统的发育和神经元分化中发挥着重要作用。Nkx2-9基因在中脑-后脑区域的模式形成、底板发育和连合轴突引导中具有特定功能。Nkx2-9基因的表达受到音猬信号和染色质调节因子的影响。Nkx2.9基因与其他转录因子相互作用,共同调节神经元的分化。对Nkx2-9基因的研究有助于深入理解神经系统的发育和神经元分化的机制,为神经系统疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。

参考文献:
1. Pabst, Oliver, Rummelies, Janin, Winter, Barbara, Arnold, Hans-Henning. . Targeted disruption of the homeobox gene Nkx2.9 reveals a role in development of the spinal accessory nerve. In Development (Cambridge, England), 130, 1193-202. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12571110/
2. Kouwenhoven, Willemieke M, von Oerthel, Lars, Gruppilo, Maria, Mesman, Simone, Smidt, Marten P. 2021. Nkx2.9 Contributes to Mid-Hindbrain Patterning by Regulation of mdDA Neuronal Cell-Fate and Repression of a Hindbrain-Specific Cell-Fate. In International journal of molecular sciences, 22, . doi:10.3390/ijms222312663. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34884468/
3. Holz, Andreas, Kollmus, Heike, Ryge, Jesper, Kiehn, Ole, Arnold, Hans-Henning. 2010. The transcription factors Nkx2.2 and Nkx2.9 play a novel role in floor plate development and commissural axon guidance. In Development (Cambridge, England), 137, 4249-60. doi:10.1242/dev.053819. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21068056/
4. Jarrar, Wassan, Dias, Jose M, Ericson, Johan, Arnold, Hans-Henning, Holz, Andreas. 2015. Nkx2.2 and Nkx2.9 are the key regulators to determine cell fate of branchial and visceral motor neurons in caudal hindbrain. In PloS one, 10, e0124408. doi:10.1371/journal.pone.0124408. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25919494/
5. Pabst, O, Herbrand, H, Arnold, H H. . Nkx2-9 is a novel homeobox transcription factor which demarcates ventral domains in the developing mouse CNS. In Mechanisms of development, 73, 85-93. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9545546/
6. Pabst, O, Herbrand, H, Takuma, N, Arnold, H H. . NKX2 gene expression in neuroectoderm but not in mesendodermally derived structures depends on sonic hedgehog in mouse embryos. In Development genes and evolution, 210, 47-50. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10603087/
7. Bergwell, Mary, Park, JinYoung, Kirkland, Jacob G. 2024. Differential Modulation of Polycomb-Associated Histone Marks by cBAF, pBAF, and gBAF Complexes. In bioRxiv : the preprint server for biology, , . doi:10.1101/2023.09.23.557848. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37790495/
8. Yang, Lixin, Rastegar, Sepand, Strähle, Uwe. 2010. Regulatory interactions specifying Kolmer-Agduhr interneurons. In Development (Cambridge, England), 137, 2713-22. doi:10.1242/dev.048470. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20610488/