基于CRISPR/Cas9技术构建斑马鱼arid1b基因突变模型及表型分析

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研究背景:ARID1B基因编码BAF复合物(一种染色质重塑复合体)的重要亚基,其变异与Coffin-Siris综合征(CSS)、智力障碍(ID)、自闭症谱系障碍(ASD)和Nicolaides-Baraitser综合征(NCBRS)等神经系统发育障碍疾病关系密切。现有研究表明其致病机制可能与祖细胞增殖分化障碍、Wnt/β-catenin信号通路异常、兴奋性和抑制性突触失衡等相关,但ARID1B突变引起神经发育障碍的具体分子功能还需进一步的研究。斑马鱼是研究神经发育疾病的有利模型,构建斑马鱼arid1b突变模型为该基因致病机理的进一步研究奠定基础。目的:基于CRISPR/Cas9技术构建斑马鱼arid1b基因突变模型,通过观察分析突变体和野生型的差异,初步探讨arid1b对神经系统发育的影响。方法:通过对野生型斑马鱼胚胎进行q PCR和原位杂交实验探究arid1b的时空表达谱。设计并合成g RNA,将其与Cas9 m RNA以一定比例混合后注射入单细胞期的胚胎卵黄中,采用T7E1酶切法和Sanger测序法筛选出打靶成功的位点。将打靶成功的突变体与野生型杂交后,通过Sanger测序筛选出可传代的突变,将突变类型相同的鱼杂交得到实验用纯合突变体和野生型。观察比较不同基因型的幼鱼表型,研究arid1b对斑马鱼早期发育的影响,并通过明暗实验观察斑马鱼对刺激的反应能力。结果:通过q PCR和原位杂交实验发现arid1b基因表达在斑马鱼中存在母源效应,总体水平较低,在胚胎早期广泛表达,24h后主要集中在脑部表达。构建的斑马鱼突变体在8号外显子缺失74个碱基,在主要结构域ARID上游出现蛋白翻译提前终止。斑马鱼arid1b纯合突变体幼鱼相较于野生型发育缓慢,体长较短。明暗刺激实验中,突变体对刺激的反应能力明显下降。结论:本研究基于CRISPR/Cas9技术构建了斑马鱼arid1b基因突变模型,并发现纯合突变幼鱼体长较短,对刺激的反应能力下降,表明arid1b基因在神经系统早期发育中起重要作用。
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