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文檔簡介
1、溫度作為影響生物分布的重要因素之一,直接決定了生物體的生理特征和行為。魚類作為最廣泛分布的脊椎動物,其如何來適應(yīng)溫度變化一直以來是環(huán)境生物學(xué)的一個研究熱點。對斑馬魚和羅非魚進(jìn)行低溫脅迫過程中的研究發(fā)現(xiàn),鰓是最敏感的組織,最容易受到損傷,8℃低溫處理6h和12h有大量高表達(dá)的差異基因參與到凋亡信號通路中。對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在鰓細(xì)胞凋亡過程中,骨形成蛋白(bone morphogenetic protein10,bmp10)和雙特異
2、性磷酸酶(dual-specificity phosphatase1,dusp1)在兩種魚的表達(dá)模式不同,并在凋亡信號通路中起重要調(diào)控作用?;谶@些研究,闡明bmp10,dusp1在斑馬魚分子生物學(xué)過程具有重要意義,將有利于我們進(jìn)一步了解魚類低溫應(yīng)激過程中的適應(yīng)機(jī)制。
Bmp10是與心臟發(fā)育息息相關(guān)的BMP家族成員,在心臟、神經(jīng)和軟骨發(fā)育過程中具有重要作用。在哺乳動物中,初步研究發(fā)現(xiàn),bmp10首先在小鼠胚胎心臟中表達(dá),突變純
3、合體小鼠,會導(dǎo)致心肌發(fā)育不全,胚胎致死,預(yù)示著bmp10在心臟發(fā)育過程中具有重要調(diào)控功能。但是在斑馬魚胚胎和成體發(fā)育過程中的研究仍不清楚。Dusp1屬于雙特異性磷酸酶,是MAPK家族蛋白的負(fù)調(diào)控基因,參與大量的生理學(xué)活性,包括細(xì)胞信號傳遞、軟骨細(xì)胞生長、細(xì)胞新陳代謝過程等,抑制其表達(dá)或者誘導(dǎo)高表達(dá)都有可能導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡。
斑馬魚作為模式生物,具有個體小,容易飼養(yǎng),并且基因組全序列已經(jīng)被公布等生物學(xué)優(yōu)點,生長速度快,使得斑馬魚
4、成為我們研究魚類生物學(xué)過程和低溫誘導(dǎo)的基因調(diào)控機(jī)制方面的最佳實驗材料。
為了揭示bmp10, dusp1與斑馬魚鰓細(xì)胞凋亡之間的關(guān)系,本研究首先利用CRISPR/Cas9技術(shù)在斑馬魚胚胎發(fā)育一細(xì)胞期對bmp10,dusp1進(jìn)行敲除,經(jīng)TUNEL凋亡檢測鰓細(xì)胞凋亡情況,并進(jìn)一步用HE檢測病理變化;其次在斑馬魚胚胎纖維樣ZF4細(xì)胞中進(jìn)行體外驗證,對dusp1進(jìn)行敲降,檢測細(xì)胞凋亡數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),bmp10敲除型斑馬魚心肌發(fā)育異常,鰓
5、細(xì)胞發(fā)生水腫,低溫應(yīng)激下,加速心肌細(xì)胞壞死,鰓細(xì)胞發(fā)生嚴(yán)重水腫,導(dǎo)致鰓細(xì)胞凋亡。分析發(fā)現(xiàn)bmp10敲除位點在保守區(qū)域,說明在斑馬魚進(jìn)化過程中具有重要調(diào)控作用,對bmp10進(jìn)行敲除會影響心臟發(fā)育,進(jìn)而在低溫應(yīng)激下會加速鰓細(xì)胞發(fā)生凋亡,水腫現(xiàn)象。Dusp1純合突變體斑馬魚,低溫下,鰓細(xì)胞凋亡數(shù)顯著增加,但是鰓小片未檢測到明顯病理變化。Dusp1敲降型 ZF4細(xì)胞低溫下會促進(jìn)細(xì)胞發(fā)生凋亡。分析發(fā)現(xiàn)dusp1序列未檢測到保守區(qū)域,敲除dusp1
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