论文部分内容阅读
脊椎动物中，Noxa基因参与到细胞凋亡诱导和免疫系统发生等生理过程当中，但关于其在胚胎发育过程中的功能仍不清楚。在本研究中，我们利用Morpholino敲降Noxa基因等方法来探究该基因在斑马鱼胚胎发育当中行使的功能。基因时空表达模式表明在斑马鱼胚胎中有母源的Noxa基因转录本，而且遍在分布于胚胎。直到胚盾期合子的Noxa转录本才开始出现，并且在后续发育过程中逐渐聚集到胚胎的卵黄核包层中。斑马鱼Noxa基因的异常表达，包括敲降和过表达，都将导致严重的胚胎发育缺陷，这些缺陷包括胚胎细胞凋亡异常。从75％下包期起，斑马鱼Noxa蛋白首先激活斑马鱼Bik基因的表达，虽然Noxa蛋白与Bik蛋白协同作用诱导凋亡发生。然而，在75％下包期前，斑马鱼Noxa基因敲降胚胎中有丝分裂细胞的数量有所减少;而与之相反，过表达Noxa基因将导致有丝分裂细胞数量增加。这就说明在该发育时段，Noxa基因也可促进胚胎细胞的有丝分裂。我们还发现在75％下包期前斑马鱼Noxa基因通过抑制斑马鱼Wnt4b基因的表达来调控细胞有丝分裂。此外，斑马鱼Mcl1a和Mcl1b蛋白通过与Noxa蛋白结合来抑制其调控细胞有丝分裂和细胞凋亡的功能。令人惊奇的是，注射小鼠的Noxa mRNA到斑马鱼Noxa基因敲降胚胎中也可以挽救细胞有丝分裂缺陷，这预示着哺乳类的Noxa基因也可能有着与斑马鱼Noxa基因相似的功能。因此，我们的研究表明斑马鱼Noxa基因是一个新的细胞有丝分调控裂因子，该基因在75％下包期前调控细胞有丝分裂，而75％下包期后诱导细胞凋亡。斑马鱼Noxa基因在胚胎发育过程中行使着两种截然不同的功能。 研究表明，MRTF家族属于含SAP结构域转录因子家族成员中的一个亚类。该家族成员是血清反应因子SRF的强力协同因子，而SRF是调控心脏和肌肉发育的转录因子。然而该家族成员，尤其是Myocardin，在体内的功能仍不是十分清楚。由于斑马鱼有诸多发育生物学研究的优势，因此在本研究中我们采用斑马鱼作为体内研究模型来探究Myocardin对心脏发育的功能。首先我们确认了两个斑马鱼Myocardin基因，Myocd1和Myocd2。Myocd1基因主要在斑马鱼胚胎早期发育表达，而且定位于心脏和肌肉，因此我们重点研究该基因。我们利用Morpholino首次在体内敲降Myocardin蛋白中的SAP功能域，发现会导致心脏的异常发育，包括心脏左右定位异常和心脏细胞分化异常。免疫共沉淀实验表明斑马鱼Myocd1蛋白可通过SAP功能域与斑马鱼gata5蛋白结合，然后与斑马鱼srf1蛋白结合形成三聚体，通过调控sox17基因的表达来确定心脏定位。在后续的发育过程中，这个三聚体通过调控nkx2.5基因的表达来诱导心脏细胞分化。令人惊讶的是，注射小鼠的Myocardin mRNA到斑马鱼Myocd1基因敲降胚胎中也可以挽救心脏发育缺陷，这预示着哺乳类的Myocardin基因也可能有着与斑马鱼Myocardin基因相似的功能。因此，我们的研究表明，斑马鱼Myocardin基因是一个新的调控心脏左右定位因子，该基因与哺乳类同源基因有着相似的功能，但通过不同的协同因子来完成生理调控过程。