金鱼母体因子β-catenin cDNA的克隆及在胚胎发育

核质相互作用一直是动物胚胎发育领域的研究焦点, 母体因子对于脊椎动物胚胎发育的启动具有决定性作用. 在已有的研究中, 直接研究母体因子β-catenin基因的时空表达规律与其功能的相关性还较少见, 因此, 我们对该基因在金鱼胚胎发育全程中的作用进行了时空性的跟踪研究. 报道了金鱼β-catenin cDNA全基因序列, 并与斑马鱼的β-catenin cDNA序列和氨基酸序列进行了比较, 结果表明, 两者具有很高的同源性, 分别为93% (2227/2384 bp)和98.5% (768/780 aa); 系统地研究了β-catenin基因在金鱼胚胎发育全过程中的表达规律; 用反义RNA和绿色荧光蛋白基因共注射技术, 直接活体考察了β-catenin基因活性对金鱼胚胎发育的影响. 结果证明, b-catenin在胚胎中的分布是动态的, 主要定位于体轴和背部组织, 以及头尾结构. b-catenin活性的丧失, 导致胚胎背部结构严重缺损和沿前后轴组织发育受阻, 并在幼体形成前死亡, 说明该基因是胚胎启动和发育的必要因子之一.     

金鱼β-catenin以细胞自主性方式抑制神经发育早期调节基因vsx1的表达

β-catenin基因是脊椎动物背部中轴结构形成的必需基因. 近年的研究发现, 在斑马鱼和爪蟾中, β-catenin还具有抑制神经外胚层形成的作用. 为深入了解β-catenin是如何抑制神经外胚层形成以及这种抑制在正常发育过程中的功能, 我们研究了金鱼胚胎发育过程中β-catenin对神经外胚层发育早期调节基因vsx1表达的抑制作用. 实验结果表明, 用反义morpholino oligonuc- leotides (MO)抑制内源β-catenin的功能可导致胚胎发育早期vsx1的广泛表达; β-catenin可抑制vsx1基因启动子所控制的绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的表达. 进一步的分析证明, β-catenin所直接启动的下游靶基因boz可以通过vsx1基因启动子中的特定结合位点抑制vsx1基因启动子所控制的GFP报告基因的表达. 这些结果表明, β-catenin在脊索中胚层前体细胞中启动与脊索中胚层发育调节相关基因表达的同时, 还能以细胞自主性方式抑制神经发育早期调节基因vsx1在这些细胞中表达, 提示β-catenin在脊索中胚层前体细胞中抑制vsx1基因的异位表达与启动脊索中胚层调节基因的表达都是保障脊索正常发育所必需的     

金鱼中vsx1基因抑制脊索中胚层发育调节基因ntl的表达

vsx1是最先在金鱼中发现, 在神经视网膜双极细胞的增殖、分化和正常生理功能维持中具有重要作用的转录因子基因. 在已经检测的脊椎动物物种中, 该基因都在胚胎发育的早期即开始表达, 而且其在不同物种中的时空表达模式相似, 提示该基因在胚胎发育早期可能具有重要的调节功能. 但vsx1在眼睛发育之外的发育调节功能研究尚无报道. 本研究对金鱼vsx1过表达和功能抑制对胚胎形体模式形成的影响进行了分析, 发现抑制vsx1的功能及其过表达都能严重干扰胚胎背中线脊索结构的发育. 基因表达原位杂交分析表明, vsx1过表达能显著抑制脊索中胚层发育关键调节基因ntl在背中线的表达, 而vsx1被抑制则ntl在背中线的表达范围显著扩展. 凝胶阻滞分析证明VSX1蛋白作为转录因子可与ntl启动子的特定序列直接结合. 基因表达分析证明, vsx1能有效抑制ntl启动子控制的报告基因GFP转录. 这些结果都证明, vsx1能直接抑制脊索中胚层发育关键调控基因ntl的表达, 提示vsx1在胚胎发育早期的主要功能之一可能是抑制脊索中胚层基因在神经管中异位表达, 以保障中枢神经系统按正确的模式发育.     

用mRNA差显法识别金鱼胚胎发育基因的可能性初探

动物早期胚胎发育过程中,贮存于卵内的母体mRNA(Maternal mRNA)首先产生作用并随着发育而逐渐降解。许多动物(如鱼类和两栖类)当胚胎发育到囊胚中期前后,合子核基因开始转录新的mRNA。这些mRNA的降解、合成反映了相应基因在发育过程中的作用时间。寻找与发育有关的基因(以下简称发育基因)是从分子水平上研究发育机理的最关键一步。但因为这些基因一般都是表达量极低的调控基因,所以寻找起来十分困难。以往对脊椎动物早期发育基因的识别多参照果蝇等无脊椎动物基因的序列,从基因库中钓取同源基因。差异显示法(mRNA differential display,本文简称mRNA差显法)通过一个较特殊的RT-PCR过程能把极微量的mRNA以及mRNA之间的差异显示出来,因此这一方法在发现高等动物胚胎发育基因的研究中可能具有广阔的应用潜力。笔者一直认为对动物早期胚胎发育的认识最重要的是对母体贮存在卵内的信息的研究,其中一个重要的方面就是对母体mRNA的研究。这里我们使用mRNA差显法在金鱼中进行了识别早期胚胎发育基因的尝试并得到了初步结果。这些结果说明mRNA差显法将会使我们有机会获得与金鱼早期胚胎发育有关的多种基因。     

发育时期专一性相关的调控因子与人体ε-珠蛋白基因5′旁侧调控元件DNA的结合

人体ε-珠蛋白基因是人体β-类珠蛋白基因簇中胚胎型结构基因,在胚胎发育过程中,它最先在卵黄囊血岛中表达,也最先关闭,呈现出严格红系组织特异性和发育时期专一性特点.最近有人报道,人ε-珠蛋白基因5’旁侧DNA序列对人ε-珠蛋白基因时空表达和调控起着很重要的作用.已鉴定出位于该基因5’旁侧DNA序列内,从-535bp到-453bp为一个正调控元件(PRE),从-392bp到-177bp为一个沉默子(Silenecer)(图1).但目前尚不清楚它们作用的分子机制.     

貉早期胚胎核仁分化的研究

研究哺乳动物的早期胚胎发育对于体外受精和胚胎移植等技术的应用具有重要意义.早期胚胎发育中核仁的分化,是胚胎细胞基因活动的重要标志.最早期的哺乳动物胚胎发育是受母本的mRNA和蛋白控制的,而胚胎发育到一定阶段才开始表达自身的基因.因而,胚胎的早期发育就是一个从母本基因向胚胎基因控制转变的过程,也即基因差次表达的过程.不同种动物胚胎基因起动的时间是不一致的,如小鼠发生在2细胞期,牛为8细胞期,绵羊为16细胞期,而人为8—16细胞阶段.在貉早期发育胚胎基因表达的时间,尚不清楚.     

利用GATA-2调控成分制备组织特异性表达GFP的转基因斑马鱼

ＧＡＴＡ－２是在多种血细胞和神经细胞表达的一种转录因子，调控血细胞和神经细胞的分化。利用斑马鱼ＧＡＴＡ－２基因５’侧翼调控序列和绿色荧光蛋白基因，获得了只在中枢神经细胞表达ＧＦＰ，或在神经细胞和表层细胞都表达ＧＦＰ的转基因斑马鱼种质系，同时还进一步证实了ＧＡＴＡ－２基因在胚胎发育中的时空表达谱。     

胡萝卜lea基因cDNA片段的克隆及其表达特性分析

在MS培养基中加入高浓度的蔗糖 ,可使胡萝卜体细胞胚的发育静止于子叶胚阶段 ,而当蔗糖浓度恢复到正常水平时 ,静止的体细胞胚便转入胚后发育 .采用RT_PCR的方法 ,从调控状态的胡萝卜体细胞胚中获得lea基因Dc3家族一个新成员的cDNA片段 .Northern杂交结果表明 ,该基因在调控状态的胡萝卜体细胞胚中具有强表达活性 ;在解调控 1 2h的胡萝卜体细胞胚中 ,表达活性明显降低 ;解调控 2 4h之后 ,其表达活性则基本消失 .由此及相关结果推测 ,通过改变培养基中的蔗糖浓度 ,可以使悬浮培养的胡萝卜体细胞胚胎重现类似于天然种子休眠与萌发的发育过程 .     

低等脊椎动物中存在基因组印迹进化的基础

哺乳动物配子发生过程中双亲特异性甲基化印迹导致父母双方的基因组在发育中的不等性和互补性, 使父母双方的基因组对正常发育都是必需的. 因此, 基因组印迹是胚胎发育过程中基因组整体水平上基因表达调控至关重要的第一步, 也是哺乳动物两性生殖的表观遗传基础. 但基因组印迹在脊椎动物中的进化起源、形成并维持稳定的表观遗传修饰分子机制都还完全不清楚. 在动物界, 由于至今未在非哺乳动物中发现内源印迹基因, 基因组印迹被认为可能是胎生哺乳动物单独进化出来的. 为探索基因组印迹的进化起源, 本文研究了哺乳动物印迹基因在低等脊椎动物的同源基因中是否存在双亲特异性差异甲基化区域. 通过用重亚硫酸氢盐测序的方法, 对金鱼Igf2基因的CpG岛在精子、卵子、不同发育阶段胚胎以及成体不同组织中的甲基化情况进行分析, 结果表明, 与哺乳动物Igf2基因一样, 金鱼Igf2基因内部也存在差异甲基化区域, 该区域在卵子中没有甲基化, 在精子中被高度甲基化; 但与哺乳动物印迹基因不同, 金鱼的双亲特异性甲基化差异不能在胚胎发育过程中保持稳定, 可能是脊椎动物进化早期的一种初级的基因组印迹. 这些结果说明, 低等脊椎动物中存在基因组印迹进化的基础, 基因组印迹不是哺乳动物单独进化产生的     

胚胎发育基因表达的时-空模式

精子和卵子的结合启动了胚胎发育，其一系列变化过程中最引人注目的是：①卵母细胞结构与卵裂球命运间的关系；②卵裂球获得定位或修饰中细胞遗传及相互作用的重要性；③胚胎细胞中迟早出现决定状态的性质。胚胎发育是基因选择性的按一定的时-空顺序模式表达的过程，某个基因在特定阶段的表达和在表达时间上的相对稳定性对发育中的相应细胞生长分化起着非常关键的作用^[1，2]，基因表达的变化决定着整个生命过程。     

外源基因在鱼类胚胎中表达与整合的时序

采用细胞核移植技术，以绿色荧光蛋白基因为报告基因，泥鳅为试验材料，研究了外源基因在鱼类胚胎发育过程中的表达与整合。结果表明，外源基因在鱼类胚胎中，从原肠胚期开始表达，与鱼类胚胎分化时期相吻合。转移的外源基因的表达时间与启动调控顺序有关；表达效率与基因构型有关，受体胚胎早期中未整合的环形质粒的表达效率高于线性质粒。外源基因的整合最早从囊胚期开始，并持续相当长的时间，两种不同结构的基因共转移时，其整合     

运用cDNA缩减杂交法克隆水稻花粉发育有关的cDNA

花粉母细胞减数分裂期是花粉发育和形成的一个重要时期 .为了克隆此时期水稻花粉发育的基因 ,以可育系安农N及其温敏核雄性不育突变体安农S 1为材料 ,先抽提花粉母细胞减数分裂期幼穗的mRNA ,然后采用cDNA缩减杂交法 ,成功地克隆了RP 1 ,RP 2和RP 33个cDNA .Northern杂交分析表明 ,这 3个cDNA相对应的mRNA都只在花药中表达 ,而不在叶中表达 ,而且在安农S 1中的表达量 ,也明显低于在安农N中的表达量 .其次 ,在高温 (≥ 2 8℃ )下生长的安农S 1的表达量也明显低于在较低温 (≥ 2 5℃ )下生长的安农S 1 .经序列同源性分析 ,尚未发现与RP 1 ,RP 2和RP 3序列同源的基因 .以上结果显示这 3个是新的与水稻花粉发育有关的基因     

外源视黄酸诱导斑马鱼头部和尾部躯干神经嵴的发育

视黄酸是一种在脊椎动物胚胎发育中起重要作用的信号分子，用斑马鱼胚胎为材料，以神经嵴细胞特异表达基因sox9b和crestin为标记，研究了外源视黄酸对神经嵴细胞发育的影响。用10^-7mmol/L浓度的全反式视黄酸处理50％外外期的斑马鱼胚胎，可以诱导sox9b在前脑表达，诱导crstin在前脑和中脑表达，结果使由头部神经嵴细胞分化的色素细胞大量增多，另一方面，视黄酸处理还诱导sox9b和crestin在神经外胚层后部边缘区表达，该区域的细胞过早分化为神经嵴细胞可能影响尾芽形成中背部和腹部细胞的融合，从而抑制了尾部的正常发育。     

小鼠β-簇珠蛋白基因LCR调控元件中DNase-I超敏感点Ⅲ(HS3)的研究

人与小鼠β-簇珠蛋白基因在结构与表达模式上存在极大的相似性.基因簇5’上游20kb内是一个Locus control region(LCR)顺式元件,由4个DNase-Ⅰ超敏感区(HSs)组成.相关的研究工作表明LCR对β-簇珠蛋白基因的红系组织专一性表达有重要作用,它的插入或缺失突变将导致基因表达的紊乱,甚至造成严重的贫血症状.近年来,人们对研究LCR调控元件在β-簇珠蛋白基因发育时期特异性表达中的调控机制给予了极大的关注.希望了解LCR元件中不同的HS是否参与β-簇珠蛋白基因的时期特异开关调节.转基因小鼠研究结果表明人LCR元件中HS3可能与发育早期的胚胎型珠蛋白基因的表达调控相关,但近来有关报道表明小鼠的HS3不为β-簇珠蛋白基因的开关所必需,并且仅部分参与了成年型的β-簇珠蛋白基因的调控.因此,HS3是否参与β-簇珠蛋白基因发育时期特异性的调控尚不完全清楚.     

用整体原位杂交法研究微管蛋白基因在斑马鱼胚胎中的表达

斑马鱼是一个很好的脊椎动物发育研究模型,斑马鱼胚胎发育过程中基因表达调控的研究对揭示脊椎动物形态发生的分子机理非常重要。微管蛋白固定受精卵细胞质中的形态发生决定子,组织形成基本的细胞骨架,控制细胞的各种运动。在脊椎动物中已发现有几种微管蛋白,每种微管蛋白都有其特定的表达位点和功能。用一种β２微管蛋白基因的全长ｃＤＮＡ为模板,合成地高标记的ＲＮＡ为探针,对斑马鱼各时期的胚胎进行整体原位杂交。β２微管     

与人β-珠蛋白基因5＇旁侧序列内负调控元件(NCR2)相结合的调控因子

人体β类-珠蛋白基因簇是研究真核基因表达时空秩序性的一个理想模型,在胚胎发育过程中,它的几个结构基因(ε,~Cγ,~Aγ,δ和β-珠蛋白基因)分别在不同的时期和部位开启和关闭。基因的激活与关闭在细胞分化和胚胎发育过程中都具有十分重要的意义,但有关它们的分子机制目前仍不很清楚。成年型的β-珠蛋白基因在胚胎期不表达,出生后主要在人的骨髓中表达,这一事实说明在胚胎期与胎儿期存在某种调控机制抑制了β-珠蛋白基因的开启。     

斑马鱼Dpr2通过促进Nodal受体的降解而抑制中胚层诱导作用

转化生长因子β( TGFβ)家族的Nodal蛋白被认为是脊椎动物的关键内源中胚层诱导因子,Nodal信号的精确调控对于胚胎的正常发育是必需的。这里我们报导斑马鱼 dapper2 (dpr2)在早期胚胎发育过程中在中胚层前体细胞中表达,受 Nodal 信号的正调控。在斑马鱼活体胚胎中的研究表明,Dpr2抑制 Nod al信号的中胚层诱导活性。Dpr2定位在晚期溶酶体中,与 TGFβ受体 ALK5 和ALK4结合,加速这些受体在溶酶体中降解。[Science ,2004, 306(5693) :114-117]斑马鱼Dpr2通过促进Nodal受体的降解而抑制中胚层诱导作用@张丽霞$清华大学生物膜与膜生…     

JUN和FOS基因增加水稻prolamin 4a基因的表达

水稻prolamin基因的表达具有发育(开花后种子成熟过程中)和组织(胚乳)的特异性,是研究基因表达调控的理想材料。目前,关于水稻prolamin cDNA和13,10kD prolamin的基因已经定序,而对其表达特异性在分子水平上的机理,尚未见报道. 周先锦、范云六报道了prolamin 4a基因启动子的序列并在转基因烟草植株中证实了该启动子的发育和组织特异性表达功能。该启动子属于13kD prolamin基因启动子,具有与     

高等植物基因的内含子

针对高等植物基因的内含子结构和功能的研究现状进行了评述，内含子是真核基因的一个重要组成部分，对其结构和功能的认识随着研究的深入而不断变化（或华），高等植物基因内含子的结构特征既有保守性，又有差异，它的剪辑过程涉及诸多频式元件和反式因子之间的相互作用，如5′剪辑位点、3′剪辑位点以及各种蛋白质因子，高等植物基因内含子的剪辑过程是真核生物表达的一个重要环节，特别是内含子的可为剪能够调节基因的时空表达。另外，高等植物基因内含子序列在基因表达调控中也具有重要作用，如影响基因的表达模式、增强基因的表达水平和启动基因的表达等。     

寒武纪胚胎Markuelia的发育序列

摘要 基于最近发现的更多的精美保存的Markuelia hunanensis标本，并且借助于同步加速器辐射X-射线层析显微（技术），建立了寒武纪胚胎Markuelia从卵裂阶段经过器官形成阶段至预孵化阶段的发育序列，特别是预孵化阶段的发育序列，即从吻刺和尾剌刚刚形成的最早时期直至即将孵化的最后时期的发育序列.这个发育序列提供了一个胚胎发育模式，而这一发育模式在现生的Scalidophorans（曳鳃类、兜甲类和动吻类）中尚未建立. 因而，它不仅加深了我们对Markuelia现生后裔胚胎发育的认识，而且为这类动物的演化和发育开拓了一个新的(研究)窗口.