熱帶爪蟾Dmrt5下游靶基因的全基因組水平分析及其在嗅覺神經(jīng)形成中的功能研究.pdf

1、DMRT/Dmrt(Doublesex and Mab3 Related Transcription factor)是一類與果蠅性別發(fā)育調(diào)控因子Doublesex以及線蟲性別發(fā)育調(diào)控因子Mab3相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，它們的共同特征就是具有一個富含半胱氨酸、類似鋅指的、能和特異DNA序列結(jié)合的結(jié)構(gòu)基序-DM保守盒。Dmrt基因家族是一類非常重要的與發(fā)育相關(guān)的基因，目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)成員可能與性別分化和決定相關(guān)，也有些成員則可能在胚胎發(fā)育過程中參與

2、了其它器官的發(fā)育。研究表明Dmrt4在爪蟾嗅覺神經(jīng)形成中起著關(guān)鍵的作用[1]，在研究中我們同時克隆了Dmrt4的兩個同源基因Dmrt3和Dmrt5。通過對Dmrt3、Dmrt4、Dmrt5時空表達(dá)模式的分析發(fā)現(xiàn)，它們在前腦、嗅覺原基中都有表達(dá)。因此我們認(rèn)為其功能可能存在冗余或者某種調(diào)控關(guān)系，據(jù)此我們對Dmrt3、4、5進(jìn)行了基因芯片的篩選分析并通過體外和體內(nèi)的過表達(dá)和基因敲落實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，主要研究結(jié)果如下：
　　 基因芯片數(shù)據(jù)表明被

3、Dmrt5上調(diào)超過10倍的基因有233個被Dmrt5下調(diào)超過10倍的基因有99個，同樣被Dmrt4上調(diào)超過10倍的基因有337個被Dmrt4下調(diào)的基因有361個，對Dmrt3的表達(dá)譜研究發(fā)現(xiàn)，被上調(diào)的基因有201個被下調(diào)基因的有289個。從這個數(shù)據(jù)可以看出盡管Dmrt4、Dmrt5表達(dá)模式進(jìn)化和某些功能上具有極大的相似性但它們對所調(diào)控下游基因還是有比較大的差異。通過比較它們之間的差異發(fā)現(xiàn)Dmrt4、Dmrt5共同上調(diào)的下游基因有917個

4、，共同下調(diào)的下游基因有510個，Dmrt3、Dmrt5共同上調(diào)的下游基因有117個，共同下調(diào)的下游基因有105個，Dmrt3、Dmrt4發(fā)現(xiàn)它們共同上調(diào)的下游基因有124個，共同下調(diào)的下游基因有228個，這表明Dmrt3、4、5可能共同參與了某些下游基因的調(diào)控，但同時它們對下游基因的調(diào)控亦有區(qū)別。
　　 細(xì)化Dmrt5基因芯片我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)表明過表達(dá)Dmrt5可以誘導(dǎo)Dmrt4、Neurogenin2、Ebf2、Ncam的表達(dá)，而

5、這些因子都是爪蟾嗅覺神經(jīng)形成過程中重要的分子標(biāo)記。通過體內(nèi)和體外試驗(yàn)我們證明Dmrt5在熱帶爪蟾嗅覺神經(jīng)形成過程中起著重要作用，并且是通過Dmrt4來實(shí)現(xiàn)這種調(diào)控機(jī)制。
　　 此外，Dmrt5除參與爪蟾嗅覺神經(jīng)形成外，基因芯片數(shù)據(jù)分析還顯示許多非經(jīng)典Wnt信號通路中的組分也發(fā)生了變化包括多種非經(jīng)典的Wnt配體，根據(jù)之前有文獻(xiàn)報道，過表達(dá)或是抑制非經(jīng)典的Wnt信號通路都會影響胚胎的原腸運(yùn)動，而我們在過表達(dá)Dmrt5后發(fā)現(xiàn)胚胎的原腸

6、運(yùn)動受到影響，因此我們認(rèn)為過表達(dá)Dmrt5可能激活了非經(jīng)典的Wnt信號通路。同時我們發(fā)現(xiàn)多個中腦多巴胺神經(jīng)元前體形成有關(guān)的基因如En2、Msxl、Gli3等發(fā)生了變化，這也進(jìn)一步在兩棲動物中驗(yàn)證了Dmrt5對于中腦多巴胺神經(jīng)元形成具有重要的調(diào)控作用。
　　 本研究第一次發(fā)現(xiàn)在熱帶爪蟾中Dmrt5調(diào)控爪蟾嗅覺神經(jīng)形成，并對其調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了研究，同時我們通過基因芯片的分析發(fā)現(xiàn)Dmrt5在胚胎發(fā)育過程中發(fā)揮著多種功能，這為以后深入研究