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斑马鱼中存在两个细胞色素P450芳香酶基因,即Cypl9A1和Cyp19A2,分别在生殖腺和脑部特异表达,其编码产物P450芳香酶能够参与鱼体内的雌激素合成,催化雄激素转变为雌激素,因此在斑马鱼性激素分泌和性器官发育过程中都起到非常重要的调节作用。目前关于两个芳香酶基因的特异表达调控机制的研究报道极少,仅限于生物信息学方面的分析。在本论文中,我们克隆了斑马鱼Cypl9A2基因的5调控序列,并初步进行了功能分析。通过一系列的内部引物,扩增出不同长度的调控区域,分别构建至报告基因表达载体,包括:pEGFP-aF-aR(-2600~-1bp)、pEGFP-cF-aR(-1700~-1bp)、pEGFP-bF-dR(-2200~-700bp)、pEGFP-cF-dR(-1700~-700bp)、pEGFP-aF-CR(-2600~-1700bp)、pEGFP-aF-bR(-2600~-2200bp)和pEGFP-dF-aR(-700~-1bp)等7个载体,分别显微注射至斑马鱼1~2细胞期的受精卵,追踪观察报告基因的时空表达情况,分析调控区的功能。结果显示:注射pEGFP-aF-aR的胚胎,当发育至48hpf,其脑部,包括间脑和中脑部位,以及由脑部向躯干延伸的部分神经细胞和表层细胞有EGFP特异表达;注射pEGFP-cF-aR和pEGFP-dF-aR的胚胎,从24hpf开始,EGFP始终集中在卵黄囊表层细胞表达,未出现脑部特异表达;其余4个表达载体的注射胚胎均没有检测到EGFP的表达。提示:1)斑马鱼Cypl9/12基因上游-2600bp调控序列全长与组织特异表达密切相关;2)转录起始位点上游-1700bp和-700bp是该基因的启动活性区域,能驱动EGFP基因的非特异表达,-700bp是启动表达所需的最短序列;3)与Cypl9A2基因特异表达相关的调控元件极有可能位于-2600~-1700bp区域内。
细胞色素P4502J(Cyp2J)是P450超家族中的一个亚家族,该亚家族目前已发现有9个基因,即Cyp2J1~CypZl9,其编码的蛋白酶能够催化大多数哺乳动物体内的花生四烯酸代谢反应,在许多外源及内源的固醇类物质氧化还原反应中起重要作用。然而在斑马鱼中,至今未见有关于该亚家族基因表达及功能研究的报道。本文中,我们克隆了斑马鱼的CypZll基因,进行了生物信息学分析,检测了斑马鱼胚胎及成体组织中CypZll的表达情况,同时进行了CypZll的过表达研究。结果如下:1)斑马鱼CypZll基因全长1600bp,编码496个氨基酸的蛋白质。BLAST分析表明,斑马鱼的Cyp2J1与小鼠Cyp2J6(NM010008),人Cyp2J2(NM000775),BostaurusCypZl2(XP589364)和大鼠Cyp2J4(AAF21133)分别具有51﹪、50﹪、51﹪和50﹪的序列同源性。斑马鱼CypZll含有与人Cyp2J2和小鼠Cyp2J6极其相似的保守结构域,暗示它们可能具有类似的生物催化活性;2)原位杂交结果显示zfCyp2J1主要集中在成鱼的脑,包括端脑外围区、腹面间脑区和下丘脑区以及生殖腺,包括卵巢中处于I期和II期发育阶段的卵黄颗粒沉积前卵母细胞和精巢中靠近精小叶边缘的部分精原细胞中表达,但在斑马鱼早期胚胎中没有检测到zfCyp2J1的原位杂交信号;3)半定量RT-PCR结果显示zfCyp2J1的mRNA在斑马鱼多种组织中广泛分布,如大脑和生殖腺,以及心脏、肝脏、。肾脏和肌肉等组织,同时36hpf的斑马鱼胚胎中也能检测到zfCyp2J1的mRNA;4)斑马鱼Cyp2J1的过表达能严重影响胚胎的正常发育,造成胚胎近尾部的体节弯曲,围心腔膨大,心血管发育异常并伴有发育迟滞现象。提示:1)zfCypZll很可能参与斑马鱼性腺发育相关激素的分泌,并调控生殖细胞的发育;2)zfCypZll在胚胎阶段的表达量尽管很低,但已足够维持斑马鱼早期的正常发育,过表达后,会对早期胚胎的发育造成影响。