近日，學(xué)校動(dòng)物科學(xué)學(xué)院趙建軍博士團(tuán)隊(duì)在研究上皮組織發(fā)育調(diào)節(jié)機(jī)制方面取得進(jìn)展。上皮組織形態(tài)發(fā)生是組織器官結(jié)構(gòu)和功能形成的關(guān)鍵,乳腺是一種典型的分枝發(fā)育器官，且其發(fā)育過(guò)程主要發(fā)生在出生后，是研究器官分枝發(fā)育和上皮組織形成的良好模型。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)半胱氨酸氧化代謝通路的關(guān)鍵酶-半胱氨酸雙加氧酶（CDO）及其直接催化產(chǎn)物半胱亞磺酸（CSA）參與調(diào)節(jié)乳腺分枝發(fā)育及乳腺腫瘤形成。該項(xiàng)研究成果于2月18日在Cell出版社旗下子刊iScience期刊發(fā)表，題目為Cysteine Dioxygenase Regulates the Epithelial Morphogenesis of Mammary Gland via Cysteine Sulfinic Acid（半胱氨酸雙加氧酶通過(guò)半胱亞磺酸調(diào)控乳腺分枝發(fā)育）。

課題組研究發(fā)現(xiàn)，半胱氨酸氧化代謝途徑的關(guān)鍵酶-半胱氨酸雙加氧酶（CDO）的表達(dá)規(guī)律與乳腺發(fā)育規(guī)律一致。利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)分別獲得半胱氨酸雙加氧酶（CDO）及其下游酶半胱亞磺酸脫羧酶（CSAD）基因敲除小鼠模型，通過(guò)對(duì)基因敲除小鼠表型分析發(fā)現(xiàn)，CDO具有重要的器官發(fā)育調(diào)控功能（包括乳腺分枝發(fā)育及肺泡發(fā)育等）。CDO缺失導(dǎo)致乳腺分枝發(fā)育嚴(yán)重受阻、肺泡減少、高乳腺腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及泌乳功能?chē)?yán)重缺陷，而CSAD缺失對(duì)乳腺發(fā)育和乳腺腫瘤形成無(wú)明顯影響，反而增加了乳腺腺泡數(shù)量，即泌乳功能增強(qiáng)。通過(guò)CDO上下游含硫分子的外源補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)確定了CDO 主要通過(guò)其直接催化產(chǎn)物半胱亞磺酸（CSA）而不是通過(guò)控制細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸水平或牛磺酸，調(diào)控乳腺上皮組織的更新和分化，進(jìn)而影響乳腺分枝發(fā)育及乳腺腫瘤發(fā)生。

CDO的生物學(xué)功能逐漸被廣泛認(rèn)識(shí)，包括其參與調(diào)控神經(jīng)退行性疾病、自主免疫性疾病、骨骼發(fā)育、腫瘤發(fā)生等，但其機(jī)制尚不清楚。目前，半胱氨酸代謝相關(guān)的生物功能主要圍繞細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸積累、硫化氫形成和牛磺酸生成展開(kāi)。作為半胱氨酸氧化代謝的中間產(chǎn)物，CSA容易被進(jìn)一步脫羧基生成其他物質(zhì)，因此，其功能不易被發(fā)現(xiàn)。課題組首次利用CSA代謝上下游酶的敲除小鼠驗(yàn)證了其重要的生物學(xué)功能，為半胱氨酸氧化代謝通路的功能研究開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。研究結(jié)果為揭示乳腺上皮細(xì)胞命運(yùn)決定、上皮組織形態(tài)發(fā)生和乳腺腫瘤發(fā)病機(jī)理提供重要理論支持。

該研究工作獲得了重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的資助。學(xué)校動(dòng)物科學(xué)學(xué)院趙建軍博士為第一作者，劉安芳教授為共同通訊作者。

Cell期刊是與science，nature并列的世界三大主刊之一，主要關(guān)注生命科學(xué)等領(lǐng)域最前沿的研究工作。

全文鏈接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30045-8

（動(dòng)物科學(xué)學(xué)院供稿供圖 編輯 韓笑 審核 周翱）