文昌魚發(fā)育相關(guān)基因Smad、Tmp21表達(dá)及文昌魚斑馬魚Rab23同源基因的比較研究.pdf

1、頭索動(dòng)物文昌魚(Amphioxus)，被認(rèn)為是現(xiàn)存最接近于脊椎動(dòng)物的無(wú)脊椎動(dòng)物，是研究動(dòng)物胚胎發(fā)育和動(dòng)物進(jìn)化的典型材料。本論文首次報(bào)道了文昌魚中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)信號(hào)通路中關(guān)鍵信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子基因 AmphiSmadl 和AmphiSmad4、膜轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白基因 AmphiTmp21 以及文昌魚和斑馬魚中Rab23同源基因的比較研究。 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth faotor-β，TGF-β

2、)超家族可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、遷移和凋亡，在生物整體及多種器官的發(fā)育過(guò)程中起著重要的作用。大多數(shù)TGF-β超家族的信號(hào)分子在脊椎動(dòng)物胚胎的中內(nèi)胚層誘導(dǎo)和背腹模式形成中有重要作用。Smad家族是一類 TGF-β信號(hào)的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)介導(dǎo)者，它們可將TGF-β信號(hào)直接從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)導(dǎo)入細(xì)胞核內(nèi)，從而啟動(dòng)靶基因的轉(zhuǎn)錄。此外，Smad還參與調(diào)節(jié)VEGF(Vaseular endothelial growth faotor)和BMP(Bone morph

3、ogenetiofaotor)，信號(hào)途徑相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。因此，研究Smad基因具有很重要的生物學(xué)意義。在具有特殊進(jìn)化地位的文昌魚中，與中山大學(xué)合作，克隆了Smadl，4基因全序。本研究對(duì)文昌魚Smadl，4基因進(jìn)行了系統(tǒng)學(xué)和進(jìn)化學(xué)的分析，并研究了它們?cè)诓煌咛グl(fā)育時(shí)期及幼蟲中的表達(dá)特異性。研究結(jié)果表明，這兩個(gè)基因的功能結(jié)構(gòu)域在各物種間高度保守，它們可能與文昌魚的中內(nèi)胚層分化有密切關(guān)系，而且AmphiSmadl還可能與文昌魚的體節(jié)發(fā)育相關(guān)

4、。 Tmp21是一種跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transmembrane traffioking protein)，又稱p23，也叫p24deltal。它屬于p24 protein family，這類蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的運(yùn)輸過(guò)程中起重要作用。p24 家族的蛋白常以復(fù)合物的形式存在，并且在COPI-coatedvesioles中含量豐富，而這種小泡與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體之間的膜轉(zhuǎn)運(yùn)密切相關(guān)。在小鼠中，應(yīng)用基因敲除技術(shù)已經(jīng)證實(shí)，p24蛋白家族成

5、員p23為哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育所必須。此外，在患有肺癌偶聯(lián)視網(wǎng)膜病的病人當(dāng)中，利用免疫化學(xué)的方法證實(shí)，除相應(yīng)的肺癌細(xì)胞系中有p23的信號(hào)外，p23只在視神經(jīng)中特異存在。在本室文昌魚差減文庫(kù)序列的分析中，我們得到了文昌魚Tmp21同源基因的EST，利用佛羅里達(dá)文昌魚基因組比對(duì)獲得了AmphiTmp21的全序，對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)進(jìn)化學(xué)分析，并且分析了該基因在文昌魚胚胎及成體中的時(shí)空表達(dá)特異性。初步研究結(jié)果表明，該基因可能與文昌魚感光系統(tǒng)中的色素

6、沉積相關(guān)。 Sonio Hedgehog通路在胚胎發(fā)育過(guò)程中扮演著重要的角色，它的正常表達(dá)與否與神經(jīng)管背腹軸的形成以及體節(jié)的發(fā)育直接相關(guān)。此外，在成體組織中，此通路的異常激活通常導(dǎo)致癌的發(fā)生。Rab23是Sonio Hedgehog通路中的重要的抑制因子。我們?cè)谖牟~中克隆了此基因的全序，分析了此基因表達(dá)的時(shí)空特異性，同時(shí)構(gòu)建了含有整個(gè)ORF的表達(dá)載體，利用活體顯微注射mRNA的方法，分析了其功能。在斑馬魚中，利用Genebank庫(kù)中已