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SUMOs（small ubiquitin-related modifiers）分子是一种重要的类泛素蛋白，在物种进化中蛋白结构保持高度保守。通过与底物蛋白特定赖氨酸残基之间形成异肽链，SUMO分子与目标蛋白发生共价结合，即为SUMO化（SUMOylation）修饰。SUMO化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰，与磷酸化、泛素化、乙酰化等多种修饰类似，对蛋白质的功能产生一定的影响，广泛参与脊椎动物细胞周期、DNA修复、信号转导、转录调控、蛋白亚细胞器定位等生命进程。自从1990s SUMO-1发现以来，SUMO化修饰由于其在不同生物学进程中的重要作用引起了广泛关注。
心脏发育以及成熟心脏发挥功能的过程中，众多信号通路及转录因子参与其中。重要碱基的突变、功能域的缺失、基因活性的改变，以及特定蛋白的翻译后修饰等，都与心脏大小形态异常、代谢性疾病、冠脉疾病、特发性心肌病等有关。自SUMO分子相关的翻译后修饰发现以来，兴起了一系列SUMO化修饰调控细胞功能的机制研究。然而，对于SUMO化修饰的组织特异性功能的理解并未涉及太多。因此，在心脏转录因子中鉴定SUMO化的靶蛋白将有助于阐明SUMO化修饰在心脏发育和疾病中的作用。
GATA转录因子家族共有6个成员，其中GATA1、GATA2、GATA4、GATA5均被证实存在SUMO化修饰。GATA6作为一个在心脏富集的锌指转录因子，在心脏发育和疾病发展中发挥着重要作用，其蛋白结构在人类、大小鼠、斑马鱼等物种间高度保守。为了深入探讨GATA6及其SUMO化修饰在心脏发育中的重要功能。我们首先以斑马鱼为模型，通过吗啡啉反义寡核苷酸(morpholino，MO)造成gata6基因缺陷。通过原位杂交检测发现，gata6基因缺失的斑马鱼胚胎表现为心室畸形、环化异常，以及心脏发育早期心肌前体细胞数量减少。在利用CRISPR-Cas9技术敲除gata6的斑马鱼中，同样观察到心肌前体细胞数量减少和心脏环化异常等表现。通过内源和外源的GATA6SUMOylation的鉴定并寻找修饰位点，我们证实GATA6是SUMO化修饰的底物蛋白，且第12位的赖氨酸是SUMO分子主要结合位点。PIAS1（ProteinInhibitorofActivated STAT1）作为SUMO化修饰E3连接酶，与GATA6存在相互作用，并可以通过其环指结构域显著增强GATA6的SUMO1修饰。进一步的功能分析表示，GATA6的SUMO化修饰对其亚细胞定位和蛋白质稳定性并无明显影响，但却抑制其转录激活能力。我们的结果表明SUMO化修饰在一定程度上抑制GATA6的转录激活作用，为GATA6功能缺失或异常所引起的心脏疾病的发病机制提供了新的见解。
脊椎动物的造血发育在进化中高度保守，是一个连续动态的过程。斑马鱼造血发育分为原始造血和定向造血两个时期。在斑马鱼中，原始造血有前部侧板中胚层和后部侧板中胚层两个发生部位。定向造血从受精后30h开始，定向造血产生具有自我更新能力和分化成各类型血细胞潜能的造血干细胞，其对于维持机体的正常生理活动发挥重要的作用。造血干细胞是生物体终身生产血液和免疫细胞的基础，造血干细胞发育异常更可能是许多人类重要疾病如肿瘤和白血病发病的起因。脊椎动物中，造血干细胞首先起源于位于主动脉-性腺-中肾（aorta–gonad–mesonephros，AGM）区的造血内皮细胞，随后造血位点发生迁移，来自AGM区的造血干细胞在相应位置扩增并分化为各系血细胞。然而，这种独特的内皮细胞向造血细胞转变、造血干细胞迁移及定向造血的分子机制，目前尚不清楚。
CCAAT增强子结合蛋白a(CCAAT/enhancer-binding proteina,C/EBPa)是C/EBPs转录因子家族中的重要一员，其C端具有高度保守的DNA结合域（DNA bindingdomain）和二聚化功能域（basic region and leucine zipper domain，bZIP）。C/EBPa是髓系细胞分化过程中的一个关键性转录因子，并且在调节造血干细胞的自我更新、增殖和分化中也发挥着关键作用。我们以斑马鱼胚胎为研究对象，利用转录激活子样效应因子核酸酶技术（transcription activator-like effectors nucleases，TALENs）介导的基因敲除，构建了一株巨噬细胞缺乏的斑马鱼系，来探讨原始巨噬细胞对造血干细胞迁移及定向造血的影响，以期提出新的见解。通过原位杂交检测标记巨噬细胞的mfap4和mpeg1mRNA水平，以及活体胚胎中性红染色，均证实cebpa缺失可导致巨噬细胞缺乏。而进一步检测则表明cebpa缺失前后cmyb标记的造血干细胞数量及cd41∶GFP弱阳性的造血干细胞数量均未有明显差别。此外，红系分化标志物hbae1和淋系分化标志物rag1的表达亦无明显变化。因此我们认为原始巨噬细胞不影响造血干细胞迁移和定向造血。
心脏发育以及成熟心脏发挥功能的过程中，众多信号通路及转录因子参与其中。重要碱基的突变、功能域的缺失、基因活性的改变，以及特定蛋白的翻译后修饰等，都与心脏大小形态异常、代谢性疾病、冠脉疾病、特发性心肌病等有关。自SUMO分子相关的翻译后修饰发现以来，兴起了一系列SUMO化修饰调控细胞功能的机制研究。然而，对于SUMO化修饰的组织特异性功能的理解并未涉及太多。因此，在心脏转录因子中鉴定SUMO化的靶蛋白将有助于阐明SUMO化修饰在心脏发育和疾病中的作用。
GATA转录因子家族共有6个成员，其中GATA1、GATA2、GATA4、GATA5均被证实存在SUMO化修饰。GATA6作为一个在心脏富集的锌指转录因子，在心脏发育和疾病发展中发挥着重要作用，其蛋白结构在人类、大小鼠、斑马鱼等物种间高度保守。为了深入探讨GATA6及其SUMO化修饰在心脏发育中的重要功能。我们首先以斑马鱼为模型，通过吗啡啉反义寡核苷酸(morpholino，MO)造成gata6基因缺陷。通过原位杂交检测发现，gata6基因缺失的斑马鱼胚胎表现为心室畸形、环化异常，以及心脏发育早期心肌前体细胞数量减少。在利用CRISPR-Cas9技术敲除gata6的斑马鱼中，同样观察到心肌前体细胞数量减少和心脏环化异常等表现。通过内源和外源的GATA6SUMOylation的鉴定并寻找修饰位点，我们证实GATA6是SUMO化修饰的底物蛋白，且第12位的赖氨酸是SUMO分子主要结合位点。PIAS1（ProteinInhibitorofActivated STAT1）作为SUMO化修饰E3连接酶，与GATA6存在相互作用，并可以通过其环指结构域显著增强GATA6的SUMO1修饰。进一步的功能分析表示，GATA6的SUMO化修饰对其亚细胞定位和蛋白质稳定性并无明显影响，但却抑制其转录激活能力。我们的结果表明SUMO化修饰在一定程度上抑制GATA6的转录激活作用，为GATA6功能缺失或异常所引起的心脏疾病的发病机制提供了新的见解。
脊椎动物的造血发育在进化中高度保守，是一个连续动态的过程。斑马鱼造血发育分为原始造血和定向造血两个时期。在斑马鱼中，原始造血有前部侧板中胚层和后部侧板中胚层两个发生部位。定向造血从受精后30h开始，定向造血产生具有自我更新能力和分化成各类型血细胞潜能的造血干细胞，其对于维持机体的正常生理活动发挥重要的作用。造血干细胞是生物体终身生产血液和免疫细胞的基础，造血干细胞发育异常更可能是许多人类重要疾病如肿瘤和白血病发病的起因。脊椎动物中，造血干细胞首先起源于位于主动脉-性腺-中肾（aorta–gonad–mesonephros，AGM）区的造血内皮细胞，随后造血位点发生迁移，来自AGM区的造血干细胞在相应位置扩增并分化为各系血细胞。然而，这种独特的内皮细胞向造血细胞转变、造血干细胞迁移及定向造血的分子机制，目前尚不清楚。
CCAAT增强子结合蛋白a(CCAAT/enhancer-binding proteina,C/EBPa)是C/EBPs转录因子家族中的重要一员，其C端具有高度保守的DNA结合域（DNA bindingdomain）和二聚化功能域（basic region and leucine zipper domain，bZIP）。C/EBPa是髓系细胞分化过程中的一个关键性转录因子，并且在调节造血干细胞的自我更新、增殖和分化中也发挥着关键作用。我们以斑马鱼胚胎为研究对象，利用转录激活子样效应因子核酸酶技术（transcription activator-like effectors nucleases，TALENs）介导的基因敲除，构建了一株巨噬细胞缺乏的斑马鱼系，来探讨原始巨噬细胞对造血干细胞迁移及定向造血的影响，以期提出新的见解。通过原位杂交检测标记巨噬细胞的mfap4和mpeg1mRNA水平，以及活体胚胎中性红染色，均证实cebpa缺失可导致巨噬细胞缺乏。而进一步检测则表明cebpa缺失前后cmyb标记的造血干细胞数量及cd41∶GFP弱阳性的造血干细胞数量均未有明显差别。此外，红系分化标志物hbae1和淋系分化标志物rag1的表达亦无明显变化。因此我们认为原始巨噬细胞不影响造血干细胞迁移和定向造血。