Snai1基因編碼的核蛋白，參與誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、胚胎中胚層的形成和維持、生長(zhǎng)停滯、存活和細(xì)胞遷移，該基因的異常與胚胎發(fā)育異常有關(guān)。

賽業(yè)生物《每周一鼠》，每周五更新，為大家講解一個(gè)小鼠模型的故事，希望對(duì)大家了解不同的小鼠模型有所幫助。今天和大家見面的是Snai1基因編輯小鼠

⭐ Snai1基因簡(jiǎn)介
​果蠅蝸牛蛋白是一種鋅指轉(zhuǎn)錄抑制因子，可下調(diào)中胚層內(nèi)外胚層基因的表達(dá)，Snai1基因編碼的核蛋白在結(jié)構(gòu)上與果蠅蝸牛蛋白相似，也被認(rèn)為對(duì)發(fā)育中的胚胎中胚層形成至關(guān)重要。該基因參與誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、胚胎中胚層的形成和維持、生長(zhǎng)停滯、存活和細(xì)胞遷移。其相關(guān)途徑包括胚胎、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、譜系特異性標(biāo)志物以及細(xì)胞骨架重塑Rho GTPa酶對(duì)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的調(diào)控。

圖1. Snai1基因相關(guān)信息
（來源：https://rddc.tsinghua-gd.org/）

圖2. Snai1蛋白結(jié)構(gòu)
（來源：https://alphafold.ebi.ac.uk/）

⭐ Snai1相關(guān)疾病介紹
Snai1基因參與誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、胚胎中胚層的形成和維持、生長(zhǎng)停滯、存活和細(xì)胞遷移等。
胚胎發(fā)育是從受精卵到胚胎出離卵膜的過程。脊椎動(dòng)物的胚胎發(fā)育是由具有干細(xì)胞樣特性的專用軸向祖細(xì)胞以從頭到尾順序發(fā)育。胚胎發(fā)育異常的誘因多種，如染色體異常（影響正常發(fā)育、畸形）、內(nèi)分泌因素（母本內(nèi)分泌失調(diào)，孕酮等激素分泌異常)、存在免疫性抗體、化學(xué)物品、感染以及煙酒等。胚胎發(fā)育異常多表現(xiàn)為畸形、停止發(fā)育、胎心弱等，該病遵循對(duì)癥治療的原則，畸形者多采取引流的措施[1,2]。

⭐ Snai1條件性基因敲除小鼠
Murray SA[3]等人在Snai1基因1號(hào)和2號(hào)外顯子兩側(cè)插入loxp位點(diǎn)，產(chǎn)生Snai1flox/flox小鼠（圖3）。

Dias A等人將Snai1flox/flox小鼠與Meox2-Cre雜交，產(chǎn)生外胚層特異性Snai1敲除小鼠。研究結(jié)果表明，E9.5時(shí)，Snai1-cKO（Meox2-Cre+/0;Snai1flox/−）胚胎小于WT小鼠胚胎，Snai1-cKO胚胎的尾芽被胚胎軀干區(qū)域尾部突出的突起所取代，該突起由一個(gè)上皮樣層組成，該層向后延伸至軀干神經(jīng)管（圖4）。以上結(jié)果表明，Snai1是軸向祖細(xì)胞形成尾芽所必需基因[2]。

Murray SA[4]等人將Snai1flox/flox小鼠與Meox2-Cre雜交，產(chǎn)生外胚層特異性Snai1敲除小鼠（Snai1-cKO）。研究結(jié)果表明，在E8.5時(shí)，與WT胚胎相比，Snai1-cKO胚胎表現(xiàn)出發(fā)育不良的尿囊，其未能與絨毛膜融合，并在靠近原始條紋的背側(cè)突出的后部凸起，凸出的條紋區(qū)域有異位E-鈣粘蛋白表達(dá)，突變胚胎的凸起部可見大量凋亡細(xì)胞（圖5）。結(jié)果表明，Snai1-cKO胚胎中的原始條紋缺陷。

圖3. Snai1flox/flox小鼠構(gòu)建方式。

圖4. Snai1-cKO小鼠維亞發(fā)育異常表型

圖注：A：在E9.5野生型（WT）和Snai1-cKO胚胎中與所示探針進(jìn)行整體原位雜交。僅有Snai1-cKO胚胎（紅色箭頭）尾部突起的上皮細(xì)胞出現(xiàn)軸向祖細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物Fgf8、Nkx1-2、Cyp26a1異常。Tbx6除了在其間充質(zhì)表達(dá)外，在凸起的上皮樣成分（黑色箭頭）中也觀察到Tbx6表達(dá)。Msgn1存在于前體中胚層和凸起的間充質(zhì)成分中。圖中Noto染色胚胎中的白色箭頭表示小鼠脊索在沒有Snai1的情況下分叉或倒置生長(zhǎng)。Snai1-cKO胚胎的凸起區(qū)域（白色箭頭）檢測(cè)不到Sox2表達(dá)。Foxa2標(biāo)記胚胎（黑色箭頭）指出Snai1-cKO胚胎中腸內(nèi)胚層后端的異常定位。B：E9.5 Snai1-cKO和WT后/尾結(jié)構(gòu)的3D重建：神經(jīng)管（綠色）、開放外胚層（淺綠色）、體前中胚層（淺藍(lán)色）、體節(jié)（深藍(lán)色）、脊索（紅色）和內(nèi)胚層（黃色）。在這個(gè)階段，Snai1-cKO胚胎的異位隆起形成了一種類似于異常延伸的開放外胚層的結(jié)構(gòu)，而閉合的神經(jīng)板未能向尾側(cè)延伸。脊索通常分叉，一端在后腸內(nèi)胚層之后，與胚胎結(jié)構(gòu)的其余部分分離（黑色箭頭）。

圖5. Snai1-cKO小鼠發(fā)育異常表型

圖注：A~C：E8.5 時(shí) Snai1-cKO胚胎后部形態(tài)的缺陷，在后部原始條紋中觀察到一個(gè)突出的凸起; B、C：T基因的整體原位雜交以觀察中胚層形貌。D~F: 對(duì)照（D）和Snai1-KO（E和F）胚胎橫切面的蘇木精和伊紅染色。G-I：對(duì)照和突變胚胎的E-鈣粘蛋白免疫熒光顯示E-鈣粘蛋白表達(dá)（箭頭）保留在原始條紋區(qū)域。J-L：TUNEL染色表明突變胚胎凸出的原始條紋區(qū)域中新生中胚層的廣泛凋亡（K中的箭頭）。M-O：通過磷酸組蛋白H3免疫染色鑒定的有絲分裂細(xì)胞，表明Snai1-cKO胚胎的增殖水平正常。

⭐ 總結(jié)
小鼠Snai1功能的喪失所致的胚胎發(fā)育異常具有潛在臨床價(jià)值，對(duì)該基因的深入研究有助于探討胚胎發(fā)育異常的發(fā)病機(jī)制，同時(shí)亦有助于此類疾病治療新方法的研究。

⭐ 參考文獻(xiàn)

1.Stern CD, Charité J, Deschamps J, Duboule D, Durston AJ, Kmita M, Nicolas JF, Palmeirim I, Smith JC, Wolpert L. Head-tail patterning of the vertebrate embryo: one, two or many unresolved problems? Int J Dev Biol. 2006;50(1):3-15. doi: 10.1387/ijdb.052095cs. PMID: 16323073.

2. Dias A, Lozovska A, Wymeersch FJ, Nóvoa A, Binagui-Casas A, Sobral D, Martins GG, Wilson V, Mallo M. A Tgfbr1/Snai1-dependent developmental module at the core of vertebrate axial elongation. Elife. 2020 Jun 29;9:e56615. doi: 10.7554/eLife.56615. PMID: 32597756; PMCID: PMC7324159.

3. Murray SA, Carver EA, Gridley T. Generation of a Snail1 (Snai1) conditional null allele. Genesis. 2006 Jan;44(1):7-11. doi: 10.1002/gene.20178. PMID: 16397867.

4. Murray SA, Gridley T. Snail family genes are required for left-right asymmetry determination, but not neural crest formation, in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Jul 5;103(27):10300-10304. doi: 10.1073/pnas.0602234103. Epub 2006 Jun 26. PMID: 16801545; PMCID: PMC1502452.