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脊椎动物的眼睛起源于前部神经板预发眼区处的细胞簇。作为独立的感觉器官,眼睛的生理学功能的行使依赖于其本身正确的形态建成,该事件包括预发眼区的早期特化、极性建立和确定、伴随着细胞命运活动的组织分层,以及视网膜神经节细胞的轴突投射。由于视网膜具有相对简单的细胞类型和明晰的结构分层,因此作为一种有效模型被普遍应用于神经系统的功能研究。
Vax2基因,作为Emx相关的同源异型盒基因,已经被证实在眼睛发育过程中的背腹极性建立以及眼形态建成中起着重要的作用。如在非洲爪蟾中,Xvax2基因的超表达会造成视盘无法闭合、腹侧神经视网膜的缺损,以及表现为异常粗大的视柄样结构的视网膜一视柄的界限消失等现象。此外,在不同种属中Vax2错表达实验证明,Vax2是视网膜神经节细胞的轴突沿背腹轴(D-V)和前后轴(A-P)向脑区正确投射所必需的。
为进一步探索XVax2可能潜在的生物学功能,笔者通过免疫组织化学和原位杂交技术,详尽描述了该基因在胚胎发育期及成体的眼及脑中的表达模式。结果显示,与通过原位杂交检测到的转录本的表达模式相一致,在尾芽期和蝌蚪期,XVax2蛋白主要表达于嗅基板,以及腹侧的视泡和前脑区域。而在胚胎发育晚期,XVax2呈动态性逐步局限表达于腹侧视网膜的神经节细胞中;在成体视网膜中,其表达依然维持在神经节细胞层,但同时也存在于内核层的部分细胞中。在成体脑中,XVax2表达于端脑和间脑的部分区域中,包括侧脑室的室管壁区、视交叉,以及视束。XVax2在成体眼和脑中表达暗示,XVax2除在眼睛的早期形态建立中发挥作用外,还可能与成体脑及眼中的部分结构的功能维持相关。
在视网膜发生过程中,XVax2还部分定位于睫状肌周边区域(CMZ),该区域是成体鱼类和两栖类动物视网膜干细胞的主要分布区域。为进一步探索XVax2在视网膜命运进程中可能存在的作用,笔者采用活体转染技术以及显微注射等手段,分析了错表达XVax2对视网膜前体细胞的数目及类型的影响。结果显示,XVax2可促进视网膜前体细胞的分化,该效应可导致晚发生细胞类型的提早出现。基于文献调研和前期结果,该效应很可能是通过间接途径实现的,具体来讲,是经由XVax2调控的下游效应分子或与XVax2相关的某些信号通路来完成的。
此外,XVax2还表达于视网膜外植体培养物发生的节细胞轴突中,这暗示其可能还参与了视觉系统中的轴突投射,以及生长锥中的蛋白合成过程。
最后,笔者还构建、表达并纯化了XVax2的全长蛋白及其片段,为深入研究XVax2的结构和功能奠定了基础。