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脊椎动物的神经脊细胞(neuralcrestcells,NCCs)是一群具有多能性的细胞群体,它能分化成多种类型的细胞,包括前端头部软骨和骨骼,外周神经系统的神经元和胶质细胞,以及色素细胞等。最近的研究表明视黄酸(retinoicacid,RA)信号通路也参与了神经脊的发育,但是人们对于该通路如何调控神经脊的诱导和发育——特别是何种下游转录因子调控了这一发育过程,仍知之甚少。
本论文的研究以斑马鱼为模型,关注于视黄酸信号通路在神经脊发育中的作用机制,发现视黄酸信号通路下游的一个细胞核受体因子Nr6ala(nuclearreceptorsubfamily6,groupAmember1a,此前被命名为zfGCNF)在神经脊的发生和发育过程中起到关键的作用,具体的发现如下:
1)克隆了斑马鱼nr6a1a的两个剪切体形式,并且发现nr6a1a的表达是受视黄酸信号调控的,即nr6a1a是视黄酸信号通路的下游基因。
2)注射morpholino敲低(knockdown)nr6a1a的表达导致神经脊诱导及神经脊衍生组织发育的严重缺陷,而这一效应类似于化学药剂DEAB处理阻断视黄酸信号通路活性对神经脊发育的影响。
3)在正常胚胎中,添加外源的视黄酸分子可以显著增强地诱导神经脊的发生,但是在nr6a1a表达敲低的胚胎中,添加外源视黄酸是无法拯救其神经脊发育缺陷的。这表明,Nr6a1a是视黄酸信号通路下游诱导神经脊发育的必需因子。
4)反之,过表达nr6a1a则可以在相当程度上拯救因DEAB处理降低视黄酸信号通路活性所引起的神经脊诱导缺陷,这表明Nr6a1a是视黄酸信号通路下游介导神经脊发育的充分因子。
5)证明斑马鱼的pou5f1是nr6a1a口在转录水平的靶基因,体内和体外实验证实nr6a1a口可以抑制pou5f1启动子的转录活性。
6)过表达pou5f1可以模拟nr6a1a敲低所导致的神经脊发育缺陷,敲低pou5f1则可以相当程度上拯救nr6a1a敲低胚胎的神经脊发育缺陷,敲低pou5f1还可以相当程度上拯救视黄酸信号通路活性抑制所导致的神经脊诱导缺陷。这显示nr6a1a主要是通过其转录水平的靶基因pouf5f1发挥作用的。
7)最后证明其它脊椎动物的nr6a1可以拯救斑马鱼nr6a1a敲低胚胎的表型,这提示nr6a1介导神经脊发育这一功能在脊椎动物里是保守的。
总之,本论文研究所有的实验结果表明,视黄酸信号通路是脊椎动物神经脊诱导和发育的主要作用因子,而这一效应主要是通过其下游转录抑制因子Nr6a1a来介导的。