SUMO(small ubiquitin-related modifier)是一类重要的类泛素蛋白，在物种进化过程中高度保守，其三维结构及生化修饰过程与泛素(ubiquitin)类似，但该两类蛋白质修饰的生物学意义却不尽相同。SUMO化修饰作为一种重要的蛋白质翻译后修饰，广泛参与细胞活动的各个方面，如维持基因组稳定性，调节蛋白质在细胞内定位，调控转录因子活性，参与信号转导等。　　 斑马鱼作为一种新兴的研究遗传发育和人类疾病的脊椎动物模式生物，不仅结合了其它模式生物的优点，而且具有其独特优势，如产卵多，体外发育，胚胎透明，分子调控机制及信号转导途径与人类高度保守等。此外，许多研究方法和技术手段在斑马鱼中的应用也已日趋成熟。　　 到目前为止，SUMO在胚胎早期发育中的生物学功能还不是很清楚。我们以斑马鱼胚胎为研究对象，利用反义寡核苷酸链(antisense morpholinooligonucleotides，MO)介导的敲低(knock-down)技术，来探讨SUMO在胚胎早期发育过程中的生物学意义。在斑马鱼中存在三个SUMO基因，它们在胚胎发育早期全身广泛表达。敲低单个SUMO后，胚胎发育正常，而同时敲低三个SUMO后，胚胎的头部，眼睛及咽弓发育异常。这种表型可以被单个人类或斑马鱼的SUMO mRNA所挽救。SUMO氨基端的21个氨基酸以及第33，35，42位赖氨酸残基对SUMO的生物学功能起着至关重要的作用，而第11位的赖氨酸残基对胚胎的发育影响甚微。SUMO功能缺失后激活p53信号通路，而敲低p53能够恢复SUMO缺失引起的表型。在SUMO缺失的胚胎中，△113p53（一种截短型的p53形式）的表达水平显著上调，并且可以抑制p53的功能。　　 为了更精细的研究SUMO在胚胎早期发育中的生物学功能，我们将研究范围集中在造血系统。斑马鱼造血发育与哺乳动物高度保守，分为原始造血和定向造血。在斑马鱼中，原始造血有两个发生部位，即前部侧板中胚层(anterior lateralplate mesoderm,A-LPM)和后部侧板中胚层(posterior lateral plate mesoderm，P-LPM)，后者受精后18小时形成中间细胞群(intermediate cell mass,ICM)。A-LPM区主要产生原始髓系细胞，ICM区主要产生原始红系细胞，以及少量粒细胞和血小板。在脊椎动物的原始造血过程中为什么以红系生成为主？这是一个非常古老的科学问题，到目前为止，其分子调控机制仍然不是非常清楚。我们发现敲低SUMO后导致mpo在ICM区表达水平异位增强，同时gatal表达水平减弱。进一步研究发现，髓红系前体细胞(myelo-erythroid progenitor cells，MPCs)在低SUMO状态下，以减少红系生成为代价，更偏好向髓系细胞分化。SUMO-C/ebpa可以部分挽救上述表型，提示我们C/ebpa的SUMO化修饰在髓红系前体细胞命运的决定过程中发挥着重要作用。　　 斑马鱼已逐渐成为当今研究肿瘤学的重要模式生物。利用斑马鱼胚胎透明的特点，结合转基因策略，便能够建立可示踪的，条件性诱导表达目的癌基因的斑马鱼疾病模型。我们通过大范围核酸酶I-SceI介导的转基因方法，并且结合Cre/loxP系统，在斑马鱼特定血细胞类群中条件性诱导表达人源PML/RARa融合基因，尝试建立斑马鱼急性早幼粒细胞白血病(acute promyelocytic leukemia,APL)模型。前期结果表明，斑马鱼巨噬细胞特异性启动子lysozyme C驱动表达PML/RARa并没有产生急性早幼粒细胞白血病病症。下一步我们将尝试干/祖细胞特异性启动子驱动表达PML/RARα，并检测胚胎期和成鱼阶段是否会发生急性早幼粒细胞白血病。建立此疾病模型不仅有助于我们加深理解白血病的发病机制，更为重要的是为后续的大规模活体高通量药物筛选奠定基础。