【摘 要】
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可变剪接是调控基因表达和产生蛋白质多样性的重要机制,黑腹果蝇唐氏综合征细胞粘附因子（Dscam1）基因是可变剪接的经典案例,它通过外显子4簇、6簇和9簇的互斥可变剪接,可以潜在产生19,008种不同胞外域蛋白亚型。Dscam1蛋白多样性对神经元组装和识别至关重要,此外,Dscam1在免疫系统中能够吞噬细菌并帮助宿主抵御病原。然而,过去对Dscam1的研究多集中于外显子4簇和9簇,而对外显子6簇的系
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可变剪接是调控基因表达和产生蛋白质多样性的重要机制,黑腹果蝇唐氏综合征细胞粘附因子（Dscam1）基因是可变剪接的经典案例,它通过外显子4簇、6簇和9簇的互斥可变剪接,可以潜在产生19,008种不同胞外域蛋白亚型。Dscam1蛋白多样性对神经元组装和识别至关重要,此外,Dscam1在免疫系统中能够吞噬细菌并帮助宿主抵御病原。然而,过去对Dscam1的研究多集中于外显子4簇和9簇,而对外显子6簇的系统性研究却很少;并且,尚且没有对Ig3多样性在抗病原胁迫中的系统性分析。因此,为解决上述亚型多样性的功能问题,本研究聚焦于Dscam1可变Ig3结构域,进行果蝇发育能力、蘑菇体神经元发育、攀爬能力和抗病原胁迫能力的表型分析,得出以下结果。本研究利用CRISPR-Cas9基因编辑系统,构建了不同程度降低Dscam1可变Ig3结构域多样性的突变体:DscamΔ6.10-6.20、DscamΔ6.30-6.48、DscamΔ6.17-6.48、DscamΔ6.7-6.47和DscamΔ6.6-6.47,分别对应Ig3结构域潜在类型37种、29种、16种、7种和6种,RT-PCR结果显示各突变体的外显子6簇没有发生外显子跳跃剪接。通过对这五种突变体果蝇的表型实验分析,初步探究了Ig3结构域多样性在果蝇发育、蘑菇体神经元发育、攀爬能力中的生物学功能。结果表明,可变Ig3结构域多样性的降低会影响果蝇的孵化能力,其中突变体DscamΔ6.6-6.47的孵化能力被显著降低;可变Ig3结构域多样性的降低还会影响突变体DscamΔ6.17-6.48、DscamΔ6.7-6.47和DscamΔ6.6-6.47的蘑菇体神经元发育,结果显示在Ig3多样性降低至16种时,蘑菇体神经元发育出现异常,且发育正常比与Ig3多样性呈一定程度的正相关;然而,攀爬能力表型分析表明,在Ig3多样性降低至6种时果蝇的攀爬能力仍没有受到显著影响。此外,在更多降低可变Ig3结构域多样性的突变体中,本研究利用罗伯茨绿僵菌和球孢白僵菌,进一步探究了可变Ig3结构域多样性对果蝇抗病原真菌胁迫方面的影响。结果显示,降低Ig3多样性的果蝇抗病原真菌胁迫能力更差,且Ig3多样性与抗绿僵菌胁迫能力呈一定程度的弱相关,而在白僵菌胁迫下没有显著相关性。本研究初步探究了Dscam1可变Ig3结构域的生物学功能,为Dscam1多样性的功能研究补充了证据,对可变Ig3结构域多样性在果蝇发育、蘑菇体神经元发育、运动能力和抗病原能力方面的作用提供了一定的认识。
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