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骨骼作为人体一个高度复杂的组织器官,长久以来受到研究者的关注。转录因子在骨骼发育和分化过程中发挥重要作用。本论文主要通过遗传学手段,以小鼠四肢骨发育为模型,研究了两个转录因子在骨骼发育中的功能。我们发现Pknox2基因在肢芽发育的过程中具有时空特异的表达谱,在肢芽间充质干细胞中的过表达能够改变肢芽的近远端轴向的模式决定,通过调控Hox基因的表达区域,特异地影响小臂骨发育形成。在软骨前体细胞中过表达Pknox2同样能够调控前肢的小臂骨发育,抑制软骨细胞的早期分化,并且下调了小臂骨中pSmad的信号活性。在成骨前体细胞中过表达Pknox2并不影响成骨的发育。结合Pknox2的表达谱,这些转基因小鼠的缺陷表明Pknox2基因对前肢小臂骨的发育非常重要,尤其能特异性的调控尺骨发育和三角肌粗隆的形成。
Foxp1的表达则起始于间充质干细胞向软骨前体细胞的分化,之后在软骨膜内具有高水平表达。我们发现在软骨前体细胞中过表达Foxp1能够抑制软骨细胞的成熟,致使软骨发育不全,并导致软骨内骨化过程被严重抑制。而在软骨前体细胞中条件敲除Foxp1的小鼠表现出圆形头盖骨,短颅面骨,长门牙,个体变小等类似于人类Apert/PfeifferSyndrome的小鼠模型的表型。对胚胎期胫骨的分析表明,敲除Foxp1会时使软骨细胞凋亡增加,细胞增殖减少,抑制软骨细胞的成熟分化,成骨细胞的分化提前等类似于激活Fgf信号通路的表型。这些证据表明,Foxp1同时调控了软骨和成骨的发生,并且部分功能可能是通过Fgf信号通路实现的。本论文的数据表明两个转录因子在肢芽和骨骼的发育过程中具有重要的作用,对认识骨骼发育的机制及骨骼疾病的治疗具有重要的意义。