果蝇α-4GT1基因的功能初探

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神经酰胺是由鞘氨醇和长链脂肪酸组成的脂质分子,通常会经过糖基化修饰形成鞘糖脂,定位在细胞膜上。已有的研究发现,糖基化的神经酰胺参与调控机体的生长发育和免疫等多种生物学进程。果蝇有稳定的遗传背景和丰富的遗传操作手段,是研究发育和免疫的最佳模式生物之一。果蝇神经酰胺糖基化过程的第一步是形成葡萄糖基神经酰胺(Glucosylceramide,GlcCer),随后的糖基化修饰涉及多个糖基转移酶,包括最后一步的α-1,4-N-乙酰半乳糖胺基转移酶1(α-1,4-N-acetylgalactosaminyltransferase 1,α-4GT1)。已有的研究多集中在其它糖基转移酶,但对α-4GT1的研究相对很少。本研究的目的是探究α-4GT1的突变和特异性敲降是否会影响果蝇的先天免疫和生殖发育。本实验通过胸腔注射脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)和肽聚糖(Peptidoglycan,PGN),对野生型w1118果蝇、α-4GT1、Toll-1和Toll-7突变体果蝇进行免疫刺激,分析抗菌肽基因的表达情况;通过对α-4GT1突变体果蝇和精巢特异性敲降α-4GT1基因的RNAi果蝇的观察,分析α-4GT1基因对果蝇性腺发育的影响。实验的主要结果如下:(1)对野生型w1118成蝇胸腔扎针和注射H2O之后均可诱导抗菌肽基因的表达,其中雌蝇扎针后IMD通路调控的Diptericin(Dpt)基因显著上调约4倍,注射H2O后Dpt基因上调约10倍,而Toll通路调控的Drosomycin(Drs)基因也上调约2倍;而雄蝇扎针和注射水之后Dpt的表达量没有显著差异,但Drs的表达显著上调10倍。(2)在w1118、α-4GT1、Toll-1和Toll-7突变体成蝇中注射LPS和PGN,发现PGN可以诱导w1118和α-4GT1突变体果蝇中Drs和Dpt基因的表达,而LPS不能;但LPS和PGN均能上调Toll-1和Toll-7突变体果蝇中Drs和Dpt基因的表达,Toll-1和Toll-7突变体果蝇对LPS和PGN的响应也存在性别差异。(3)在w1118果蝇中,α-4GT1基因在胚胎发育早期、蛹期和成虫的表达量较高,并且α-4GT1/Cyo突变体自交配的孵化率显著低于对照组。在α-4GT1/Cyo突变体中,发现约1/5的卵巢形态异常变小,但细胞凋亡的信号并没有增强;突变体中的部分精子束排列散乱,贮精囊中的成熟精子数减少;这些表型同样发生在精巢特异性敲降α-4GT1(bamGal4驱动)基因的RNAi果蝇中。这些结果表明,α-4GT1参与果蝇的育性调控。
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