与哺乳类动物和鸟类的胚胎发育不同,硬骨鱼类基本上是体外受精体外发育,其肝脏发育过程中会遇到内在或外在压力,因此需要启动一些机制消除或者中和外界压力诱导的有害物质,使得胚胎发育处在最佳的外界环境中。但是当环境压力太大,体内机制不足以保护正常的胚胎发育时,就会导致细胞周期受阻、细胞死亡或者衰老。因此,在长久进化过程中,硬骨鱼类需要一套完善的抗压保护机制来保护胚胎发生和器官形成。而这种抵抗外界环境的机制或者方式是发育生物学有志探究却又知之甚少的领域。legl (liver enriched gene 1,肝脏富集基因1)是一个功能未知的基因。leg1在斑马鱼基因组中存在legla和leglb两个拷贝,序列比对发现leg1a和leglb两个基因,结构相近、序列相似、串联定位在第20号染色体上。两个基因都编码着一条361个氨基酸多肽,两条多肽高度相似,一致性达90.6%。leg1编码一种新型的分泌蛋白,该蛋白包含一个功能未知的结构域DUF781 (domain of unknown function 781),序列分析发现该蛋白在脊椎动物中是保守的。我们采用TALEN技术获得了两个legla突变体品系,即leglzju1和leglzju2。通过整胚原位杂交方法我们观察了两个突变体中肝脏发育情况,发现legla母源-合子型突变体仅在压力条件下(如高密度高温或UV照射或H2O2处理)表现出小肝脏表型。由于在UV照射或H2O2处理条件下同时添加抑制ROS产生的化合物APO和DPI能挽救以上压力条件下legla母源-合子型突变体的小肝脏表型,说明这些压力条件下ROS的过量产生是导致小肝脏表型的原因。用肝脏早期发育的分子标记如foax3, gata6, prox1以及hhex做整胚原位杂交显示,在压力条件下Legla的缺失导致了肝脏细胞周期严重阻滞,从而使得肝芽的形成受到了影响,并最终致使leglazjul母源-合子型突变体的肝脏明显小于野生型的。有趣的是我们发现Legla的缺失对其它消化器官的发育影响不明显,仅外分泌胰腺发育受到些微抑制。在Legla作用机理研究方面,我们通过legla mRNA注射到鱼卵发现在压力条件下Legla促进Erk的磷酸化,通过将表达Legla的质粒转染培养的人细胞发现Legla可能与FGFR3相互作用。此外,我们发现,压力条件下,Legla第70位天冬酰胺(N70)糖苷化修饰突变为丙氨酸后不能激活Erk信号通路,不能保护肝脏发育,同时N70连接的糖苷化修饰对于Legla与FGFR3相互作用非常重要。综上所述,本课题研究发现,Legl作为一个分泌到细胞外的新型信号因子,通过激活Erk信号通路形成了一种新的抵抗压力的信号通路来保护肝脏发育。该研究结果及进一步的深入研究有望揭示硬骨鱼类适应环境改变的原因。