研究Akt1/2/3在小鼠胚胎发育及成年器官功能和代谢中的作用

在小鼠和人中，Akt蛋白激酶有三个组成成员，分别是Akt1，Akt2 和Akt3。 我们以前制作和分析了Akt1，2，3 单个基因或双基因剔除小鼠，发现它们对胚胎发育和代谢至关重要。但由于Akt1/3双基因剔除小鼠死于胚胎第12天，我们无法研究同时剔除Akt1/2/3对小鼠胚胎晚期发育（12天之后）及出生后器官功能和代谢的影响。在该申请研究中，我们将利用可诱导基因剔除的方法在胚胎发育的不同时期和成年小鼠中分别剔除Akt1/2/3，然后分析胚胎发育缺陷以及成年器官功能和代谢的改变，从而阐述Akt1/2/3在发育和生理及代谢中的作用。鉴于目前众多医药公司正在研发Akt 的抑制剂，以用于肿瘤治疗。该研究的结果将有助于我们理解Akt 抑制剂的毒性作用，对药物研发具有指导作用。

蛋白激酶Akt有三个isoform,分别为Akt1, Akt2和Akt3，这三个Akt蛋白在氨基酸组成及功能方面非常相似，具有功能替代性（redundancy）。本项目利用组织特异性基因剔除技术，在小鼠中同时剔除三个Akt基因，研究对小鼠胚胎发育及生理功能的影响。1.Akt1/2/3对出生后心肌生长的调控作用。我们在出生后心肌中将Akt1/2/3进行剔除，发现小鼠在两周时开始死亡，并于20天前全部死亡。我们在出生后第10天将心脏取出，发现心脏体积较小，组织学染色发现心肌细胞体积变小，心脏体重比值较小。细胞凋亡分析显示心肌细胞并未发生非常显著的死亡。我们利用Western blotting分析了心脏组织，检测了Akt下游蛋白的磷酸化水平，发现剔除Akt1/2/3之后导致它们的磷酸化水平大大降低。我们还通过定量RT-PCR研究了调控心肌代谢基因的表达水平，发现在Akt1/2/3剔除小鼠的心肌组织中aMHC及PKD4的水平显著上升，提示心肌发生了病理性重构及代谢紊乱。以上研究结果表明Akt1/2/3在出生后心肌生长过程中发挥着重要的调控作用，可能是通过调节心肌细胞代谢促进心肌细胞生长。2. Akt1/3对胚胎心脏发育的调控作用。我们在胚胎心脏中将Akt1/3进行剔除，导致胚胎死亡，右心室发育受损。免疫荧光染色分析发现组细胞增殖降低，SMAD1/5磷酸化增强。由于BMP-SMAD1/5信号抑制细胞增殖，因此推测心脏祖细胞增殖降低可能是由于激活BMP信号产生的。.发表文章三篇，另有四篇文章正在修回或投稿准备过程中。