斑马鱼后部侧线系统已逐渐成为研究细胞选择性迁移及胚胎发育形态发生的优良模型,也为癌症转移提供了完全生物体内的研究系统。Wnt/β-catenin、Fgf和Delta-Notch等信号通路都参与调控后部侧线系统的发育,而癌症转移的重要因子TGF-β在侧线系统的功能尚无人报道。本研究立足于斑马鱼tgfβ1a在侧线系统的特异表达,对Tgfβ1a信号通路在后部侧线发育过程中的功能及分子机制进行探索。斑马鱼中已知tgfβ1a、tgfβ1b、tgfβ2和tgfβ3这四个TGF-β配体,只有tgfβ1a特异表达在后部侧线原基及神经丘中,并一直持续到初级侧线系统基本图式形成。利用tgfβ1a-MOs抑制tgfβ1a的表达发现斑马鱼后部侧线系统中躯干神经丘数目减少且间距增加,该缺陷可以由低剂量的tgfβ1a挽救。通过原位杂交和实时动态观察发现,敲低tgfβ1a会引起后部侧线原基迁移变慢并抑制原神经丘堆积。进一步的研究发现,抑制tgfβ1a并不会影响与后部侧线原基迁移能力相关的化学趋化因子的表达,也不影响侧线原基前导区和拖尾区的图式形成,而是特异调控后部侧线原基中细胞粘附因子n-cadherin/cdh2以及毛细胞分化因子atoh1a和deltaA的表达,从而调控后部侧线原基细胞群的整合性和原神经丘的堆积过程。通过遗传互作实验发现,过表达持续激活形式的smad5而不是smad1或smad2可以挽救敲低tgfβ1a引起的后部侧线发育异常,并且敲低smad5也会引起类似敲低tgfβ1a的后部侧线发育缺陷,这说明在后部侧线系统发育过程中,tgfβ1a很可能是通过smad5发挥作用的。本研究还利用TALENs技术构建了斑马鱼tgfβ1a突变体。在tgfβ1a突变体中后部侧线系统存在类似敲低tgfβ1a的发育缺陷,且该缺陷可由过表达tgfβ1a或casmad5 mRNA所挽救,这进一步证明Tgfβ1a/Smad5对维持后部侧线系统正常发育的重要性。综上可知,本研究首次揭示了斑马鱼Tgfβ1a对后部侧线系统的正常发育具有重要功能,而且其功能很可能依赖于Smad5而不是Smad1或Smad2。Tgfβ1a/Smad5信号通过调控后部侧线原基n-cadherin/cdh2、deltaA和atoh1a等因子的表达维持侧线原基中细胞的形态、迁移和原神经丘正常堆积,从而保证后部侧线系统的正常发育。该发现亦为研究细胞选择性迁移和癌症转移过程提供了更多的研究线索。