PDS5A（4p14）是一個與細胞周期相關的基因。它作為黏連蛋白（cohesin）復合物的調節劑，在各種細胞過程中發揮重要作用，如姐妹染色單體內聚、DNA損傷修復、基因轉錄和DNA復制。與PDS5A相關的疾病包括Cornelia De Lange綜合征、Roberts-Sc Phocomelia綜合征、癌癥等。

賽業生物《每周一鼠》，每周五更新，為大家講解一個小鼠模型的故事，希望對大家了解不同的小鼠模型有所幫助。今天和大家見面的是Pds5a基因敲除小鼠。

PDS5A基因簡介
PDS5A已被證實可促進G2/M期細胞增殖。它可能通過與p63相互作用以及促進細胞周期進展，進而促進腫瘤的發生。目前已有大量的研究觀察到，在人乳腺、腎臟、食道、胃、肝和結腸的腫瘤以及惡性膠質瘤中，PDS5A表達水平發生改變。PDS5A作為一種核蛋白，在姐妹染色單體凝聚力的建立、維持和溶解中起到重要作用。有絲分裂到DNA復制過程中可能會有姐妹染色單體的聚合。PDS5A基因可能是有絲分裂中姐妹染色單體內聚的調節因子，可以穩定與染色質復雜結合的內聚。脊椎動物具有PDS5A和PDS5B的兩個旁系同源物，它們在調節粘著素功能方面具有冗余和特殊的作用。
 

圖1 PDS5A基因相關信息

Pds5a基因敲除小鼠模型的應用

1. Cornelia de Lange綜合征

Cornelia de Lange綜合征（CdLS）是一種由內聚蛋白突變引起的疾病，其特征包括智力遲鈍、近視、生長遲緩、先天性心臟缺陷、腸道異常、面部畸形包括腭裂和闌尾骨骼畸形^[1]。PDS5是一種內聚力蛋白，對正常生長有重要作用。內聚力保證了染色體在減數分裂和有絲分裂細胞中的精確分配，在DNA修復中起著重要作用。為了研究Pds5A和Pds5B之間的遺傳相互作用以及相關表型變異的潛在機制，研究人員構建Pds5A和Pds5B缺陷小鼠模型。這些Pds5A和Pds5B純合子-雜合子小鼠顯示出晶狀體形成嚴重異常的特征表型（圖2）。
 

圖2 Pds5A^-/-;Pds5B^+/-和Pds5A^+/-；Pds5B^-/-小鼠晶狀體發育異常^[2]

在野生型中晶狀體基板內陷(G)，但在Pds5A^-/-；Pds5B^+/-胚胎中沒有（H），野生型和突變型晶狀體基板中BrdU陽性細胞的百分比是相等的。（I,J）使用E11.5野生型和Pds5A^+/-；Pds5B^-/-的αA-晶狀體抗體進行免疫組化分析。Pds5A^+/-；Pds5B^-/-晶狀體中αA-結晶蛋白陽性細胞的體積小且數量少（J），而正常尺寸野生型晶狀體中的大多數細胞αA-結晶蛋白表達強（I）。

該模型小鼠被發現在多方面存在發育異常，包括腭裂、骨骼模式缺陷、生長遲緩、先天性心臟缺陷和腸內神經元前體遷移延遲等。另一份統計數據顯示，Pds5A和Pds5B敲除小鼠在出生時死亡，含有3個突變Pds5等位基因的胚胎在E11.5到E12.5之間死亡。導致死亡最大的原因可能是心力衰竭，這些數據表明Pds5基因的總量對小鼠正常發育至關重要。該項研究證實Pds5A和Pds5B功能除了涉及染色體動力學之外對正常發育同樣至關重要，強調了關鍵發育過程對Pds5信號的敏感性，并為Pds5基因如何導致CdLS提供了機制見解。在模型小鼠中，當Pds5A和Pds5B被敲除時，Hela細胞中只發現了通過RNAi輕微的內聚缺陷^[3]。

這再次表明，少量的Pds5蛋白足以支持內聚力。Pds5A和Pds5B缺陷小鼠是研究內聚復合體發育功能的分子機制和內聚病的發病機制的有價值的哺乳動物模型之一。

2. 胰腺癌
應用統計學工具GEPIA分析胰腺癌和正常組織中早期姐妹染色單體解離蛋白A（PDS5A）的表達差異，同時分析了PDS5A與各惡性腫瘤預后的相關性，篩選出具有統計學意義的相關癌種。結果發現，PPDS5A基因在胰腺癌中高表達，且與胰腺癌分期及預后呈相關性。通過Western blot法檢測分析PCNA-1（人胰腺癌細胞）、BON-1（人胰腺神經內分泌瘤細胞）、HPDE6-C7（胰腺導管上皮細胞）中的蛋白表達情況時，也得出了同樣的結論。同時發現，PDS5A高表達與胰腺癌患者的總生存期具有負相關性。根據以上結果，研究人員得出PDS5A基因與腫瘤患者預后顯著相關，并有望成為胰腺癌判斷預后的標志物和治療靶標。

3. 治療內聚病潛在靶點
為了探索兩個Pds5蛋白的具體功能，研究人員在Pds5A的第6外顯子或Pds5B的第4-5外顯子兩側插入loxP位點，生成攜帶Pds5A或Pds5B基因條件敲除等位基因的小鼠^[4]。在這種背景下，與廣泛表達Cre重組酶（CMV-Cre）的小鼠雜交產生了可存活和可育的雜合子動物。但是在任何一個零等位基因雜合子小鼠的后續回交均未獲得純合子后代，表明這兩種基因都是胚胎發育所需要的。

圖3 Pds5a基因條件性敲除小鼠模型的建立^[4]

存活到發育后期的Pds5a缺陷胚胎明顯小于野生型的同胎（圖4），各器官發生多個異常。Western blot分析結果揭示缺少一種Pds5蛋白不會影響另一種蛋白的表達水平，但細胞周期分析沒有顯示出主要的差異。以上結果表明Pds5A和Pds5B對于正常的細胞增殖和胚胎發育都是必不可少的。

圖4 Pds5A或Pds5B敲除對小鼠胚胎發育的影響^[4]

(A)Pds5A^-和Pds5bB^-缺陷胚胎的生存能力。攜帶Pds5A(上)和Pds5B(下)零等位基因的雜合子動物進行交配。(B)所示基因型的同窩E18.5胚胎的圖片。

以上結果表明，不同模型生物的研究結果證實Pds5蛋白是內聚力的正和負調控因子，對內聚力的建立和維持起作用。（賽業可提供同類型Pds5a基因敲除模型，產品編號：S-CKO-15089）

總結
與PDS5A基因相關的疾病種類很多，包括乳腺、腎臟、食道、胃、肝、結腸腫瘤、惡性膠質瘤。同時也與多發性先天發育異常綜合征如Cornelia De Lange綜合征、Roberts-Sc Phocomelia綜合征等緊密相關。PDS5A是內聚力的正/負調控因子，對內聚力的建立和維持起作用，對于正常的細胞增殖和胚胎發育都是必不可少的。Pds5a基因敲除小鼠可用于胰腺癌和Cornelia De Lange綜合征等相關疾病的研究，也可作為該胰腺癌判斷預后的標志物和治療靶標，為以上研究方向提供新思路與模型支持。

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品系編號：
CKOCMP-71521-Pds5a-B6J-VA
產品編號：
S-CKO-15089
應用方向：
胰腺癌等多種癌癥、胚胎發育、多發性先天發育異常綜合征等
打靶方案：

Pds5a基因敲除小鼠

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品系名稱：
C57BL/6J-Pds5a^em1Cya
品系編號：
KOCMP-71521-Pds5a-B6J-VA
產品編號：
S-KO-13585
應用方向：
胰腺癌等多種癌癥、胚胎發育、多發性先天發育異常綜合征等
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參考文獻：

[1]Jackson L, Kline AD, Barr MA, Koch S. de Lange syndrome: a clinical review of 310 individuals. Am J Med Genet. 1993 Nov 15;47(7):940-6. doi: 10.1002/ajmg.1320470703. PMID: 8291537.

[2]Zhang B, Chang J, Fu M, Huang J, Kashyap R, Salavaggione E, Jain S, Kulkarni S, Deardorff MA, Uzielli ML, Dorsett D, Beebe DC, Jay PY, Heuckeroth RO, Krantz I, Milbrandt J. Dosage effects of cohesin regulatory factor PDS5 on mammalian development: implications for cohesinopathies. PLoS One. 2009;4(5):e5232. doi: 10.1371/journal.pone.0005232. Epub 2009 May 1. Erratum in: PLoS One. 2009;4(5). doi: 10.1371/annotation/ea5b7eb5-5087-448a-8325-c8efff1f54d9. Shashikant, Kulkarni [corrected to Kulkarni, Shashikant]. PMID: 19412548; PMCID: PMC2672303.

[3]Losada A, Yokochi T, Hirano T. Functional contribution of Pds5 to cohesin-mediated cohesion in human cells and Xenopus egg extracts. J Cell Sci. 2005 May 15;118(Pt 10):2133-41. doi: 10.1242/jcs.02355. Epub 2005 Apr 26. PMID: 15855230.

[4]Carretero M, Ruiz-Torres M, Rodríguez-Corsino M, Barthelemy I, Losada A. Pds5B is required for cohesion establishment and Aurora B accumulation at centromeres. EMBO J. 2013 Nov 13;32(22):2938-49. doi: 10.1038/emboj.2013.230. Epub 2013 Oct 18. PMID: 24141881; PMCID: PMC3831313.