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

1、頭索動物文昌魚(Amphioxus)，被認為是現(xiàn)存最接近于脊椎動物的無脊椎動物，是研究動物胚胎發(fā)育和動物進化的典型材料。本論文首次報道了文昌魚中轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)信號通路中關鍵信號轉(zhuǎn)導分子基因 AmphiSmadl 和AmphiSmad4、膜轉(zhuǎn)運相關蛋白基因 AmphiTmp21 以及文昌魚和斑馬魚中Rab23同源基因的比較研究。 轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth faotor-β，TGF-β

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

3、ogenetiofaotor)，信號途徑相關基因的轉(zhuǎn)錄。因此，研究Smad基因具有很重要的生物學意義。在具有特殊進化地位的文昌魚中，與中山大學合作，克隆了Smadl，4基因全序。本研究對文昌魚Smadl，4基因進行了系統(tǒng)學和進化學的分析，并研究了它們在不同胚胎發(fā)育時期及幼蟲中的表達特異性。研究結果表明，這兩個基因的功能結構域在各物種間高度保守，它們可能與文昌魚的中內(nèi)胚層分化有密切關系，而且AmphiSmadl還可能與文昌魚的體節(jié)發(fā)育相關

4、。 Tmp21是一種跨膜轉(zhuǎn)運蛋白(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)向高爾基體的運輸過程中起重要作用。p24 家族的蛋白常以復合物的形式存在，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)運密切相關。在小鼠中，應用基因敲除技術已經(jīng)證實，p24蛋白家族成

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

6、沉積相關。 Sonio Hedgehog通路在胚胎發(fā)育過程中扮演著重要的角色，它的正常表達與否與神經(jīng)管背腹軸的形成以及體節(jié)的發(fā)育直接相關。此外，在成體組織中，此通路的異常激活通常導致癌的發(fā)生。Rab23是Sonio Hedgehog通路中的重要的抑制因子。我們在文昌魚中克隆了此基因的全序，分析了此基因表達的時空特異性，同時構建了含有整個ORF的表達載體，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庫中已