10673.幾個bmp信號通路相關(guān)基因在斑馬魚胚胎早期發(fā)育過程的功能研究

1、FunctionalstudyofseveralBMPsignalingpathwayrelatedgenes一dur——inezebrafishemb，，r，，yogenesi—sBy【ChangyongWei】ADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfuWdlmentoftherequirementForthedegreeofDo

2、ctorofScience【InstituteofHydrobiologyChineseAcademyofSciences】May2014摘要摘要幾個BMP信號通路相關(guān)基因在斑馬魚胚胎早期發(fā)育過程的功能研究背腹軸形成是脊椎動物胚胎早期發(fā)育過程中具有決定意義的發(fā)育事件之一。骨形成蛋白(BⅧ)信號通路在這個過程中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。利用斑馬魚為模型，通過隨機突變研究，研究者已經(jīng)鑒定和闡明了一些對于正常背腹軸形成不可或缺的BMP通路組成因子，包括

3、BMP配體、BMP受體、BMP調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子Smad5以及細胞外的拮抗分子Chordin等。腹側(cè)表達、分泌和擴散的BMP配體與背側(cè)組織者中心表達的拮抗分子Chordin等共同作用，形成BMP活性梯度，決定斑馬魚胚胎的背腹軸形成，即BMP活性高的一側(cè)將來形成胚胎的腹側(cè)，而BMP活性低的一側(cè)將來形成背側(cè)。然而，BMP信號通路是如何被精細的網(wǎng)絡(luò)介導(dǎo)，它具體激活哪些靶基因，以及BMP配體又是如何被分泌和運輸?shù)?，依然存在較多懸而未決的問題。為了大

4、規(guī)模尋找斑馬魚中介導(dǎo)背腹軸形成的BMP通路下游因子，我們構(gòu)建了BMP通路活性上調(diào)和下調(diào)的胚胎，用斑馬魚轉(zhuǎn)錄組基因芯片雜交的方法，分別比較了這兩種胚胎與野生型胚胎在原腸胚期全基因組水平的表達差異，從而系統(tǒng)地鑒定了受BMP通路正向和負向調(diào)節(jié)的基因。這些基因很有可能在早期胚胎發(fā)育尤其是背腹軸建立過程中發(fā)揮重要功能。Smadl／5／9是BMP信號的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子，因此它們被稱為BMP受體調(diào)節(jié)型Smad。這些Smad的細胞生物學(xué)功能己經(jīng)被深入研究

5、，然而它們是如何在胚胎發(fā)育早期進行精細調(diào)控并在整體水平上調(diào)節(jié)胚胎的背腹軸向還不清楚。在斑馬魚中，母型表達的smad5是背腹軸形成所必需的，而合子型表達的smadl似乎并不是背腹軸建立所必需的。在本研究中，我們鑒定了斑馬魚中另一個合子型表達J聊口d—smad9。它與smadl共同位于smad5的下游，并且是smad5的直接靶基因。smadl和smad9以互為冗余的方式介導(dǎo)BMP信號所誘導(dǎo)的腹側(cè)命運。此外，我們發(fā)現(xiàn)smad9是斑馬魚胚胎中巨

6、噬細胞和粒細胞發(fā)育所必需。另外，我們發(fā)現(xiàn)MARCKS基因家族成員也參與調(diào)節(jié)斑馬魚胚胎中BMP信號通路的活性和背腹軸形成。MARCKS是細胞中廣泛存在的蛋白激酶C底物。在哺乳動物中，MARCKS家族蛋白在調(diào)節(jié)細胞移動和膜運輸?shù)冗^程中具有重要作用。我們發(fā)現(xiàn)斑馬魚中至少存在4個MARCKS家族基因：marcksa、marcksb、marcks—likeJ和marcks—like2。其中marcksb功能缺失會導(dǎo)致原腸運動缺陷，而且marcks