控制果蝇心脏早期发育的基因研究进展

果蝇心脏早期发育与脊椎动物乃至人具有相似的分子机理,自90年代以来,通过P转位子诱变方法已鉴定出20多个与果蝇早期发育相关基因,这为揭示人体心脏发育的基因调控机理提供了重要的依据。     

果蝇心脏发育基因调控的研究进展

果蝇心脏的发育是一个受到一系列基因共同调控的复杂过程,这些基因在脊椎动物和无脊椎动物果蝇中具有惊人的相似性,对于它们功能的研究将有助于揭示人类心脏发育的过程及分子控制机理.通过将果蝇作为一种重要的模式动物,对心脏发育基因调控的研究进展作一综述.     

果蝇心脏发育研究三十年进展

果蝇(Drosophila melanogaster)作为最早用于研究心脏发育基因调控的模式生物,已经走过三十年的历程。果蝇心脏发育过程经历了胚胎期、幼虫期和成虫期三大阶段。在胚胎早期, Tinman、Dorsocross和Pannier等基因是关键的调控因子。Tinman参与最早的心脏前体细胞分化和心脏细胞形成,而Dorsocross和Pannier则影响心脏前体细胞的定向分化和心脏管腔的形成。进入胚胎晚期和幼虫期,果蝇的心管经历进一步的发展和重塑,该过程主要受到转录因子Hand、Mef2以及Hox基因家族的调控。在成虫期, Hox基因家族和Tinman依旧发挥重要作用。虽然果蝇心脏与脊椎动物成熟心脏存在形态上的差异,但两者心脏的早期发育过程以及调控基因和信号通路都有保守性。本文综述了果蝇心脏发育基因调控研究的三十年进展以及利用果蝇模型研究人类心脏相关疾病的潜在希望。     

果蝇心脏发育起调控作用的候选基因的筛选

果蝇的早期心脏发育与脊椎动物的早期发育模式具有惊人的相似,所以果蝇成为研究脊椎动物心脏发育的模式动物,通过对其心脏发育基因的研究,可加速揭示人体心脏的发育机理。为进一步筛选并克隆出新的心脏发育基因,本实验采用经化学诱变的平衡致死系的果蝇,进行心脏特异性抗体染色,观察到10个致死系表现出心脏突变表型,并将已确定遗传学部位的6个品系缩小到更小区域。 Screening of the Genes in Controlling HeartDevelopment of Drosophila YANG Yue-jun,WU Xiu-shan,LI Min College of life sciences,Hunan Normal University,Changsha 410081,China Abstract:It is becoming increasingly evident that remarkable similaries of heart development are revealed in Drosophila and vertebrate,Therefore Drosophila can be used as a prototype to explore the vertebrate.This can in accelerate to revealing of the machanisms of human heart development.In order to screen and clone new genes that control the heart development,we have established the balanced-lethal lines by chemical mutagen and performed the heart-specific antibody.Ten of lines showed mutant phenotype,of which 6 were determined the smaller genetic sites for gene location. Key words：Drosophila; heart develop; genes     

影响果蝇心脏发育的基因突变

最近的研究表明,果蝇与脊椎动物及人的心脏早期发育具有极为相似的基因控制机理,果蝇已成为研究人体心脏早期发育基因控制的理想模式动物。利用化学诱变剂甲磺酸乙酯大规模地诱变影响果蝇心脏发育的基因,利用心脏特异性抗体染色进行筛选,获得了112个有心脏突变表型的致死系,其中32个致死系的心脏畸变表型有别于目前已知心脏发育基因的突变表型。细胞遗传学定位研究表明在多线染色体的13个带纹区的某些隐性致死突变基因是目前未知的,其功能可能与发育有关的基因。     

利用果蝇模型研究人类心脏早期发育的分子机理

近年来,果蝇心脏转化的遗传机制已初步研究清楚,但控制人类心脏早期发育的基因尚待鉴定。因为调控果蝇和脊椎动物早期心脏细胞命运定型的途径具有保守性,果蝇是一种探讨人类心脏早期发育的分子机理的理想动物模型。为此目的,我们采用P转座子和EMS诱变技术建立了约3000个隐性致死基因平衡系。通过心脏前体细胞特异性抗体免疫组化筛选,我们选出200余个表现心脏突变表型的平衡致死系。我们进一步利用RNAi技术对一些基因的功能进行了初步的研究,证明这些基因表现RNAi的突变表型,该类突变表型与基因突变时表现的表型相似,即心管呈缺陷型或无心脏前体细胞形成。利用果蝇和人类基因组计划获得的成果,我们从果蝇心脏侯选基因中初步克隆和鉴定了50个人类同源基因,其中20个是新基因。Northen印迹分析表明,一部分人类基因在心脏组织中有表达,从而为研究这些基因在人类心脏早期发育中的作用提供了信息。目前,我们正在建立转基因果蝇,以此为模型研究这些基因是否对心肌细胞发生或心肌功能起调控作用。产生心肌细胞突变类型的基因如果类似于人类心脏病综合症,则可以作为人类心脏疾病侯选基因作进一步的分析。     

心脏发育的基因调控

心脏发育是一个复杂的过程.在脊椎动物和无脊椎动物果蝇中驱动早期心脏分化的基因具有惊人的相似性.以果蝇、斑马鱼、小鼠等作为模式动物,以心脏的发育过程为主线,探讨了心脏发育的基因调控的研究进展.     

hedgehog基因家族与果蝇和脊椎动物的发育

hedgehog(hh)家族基因编码一类分泌性信号分子,在果蝇的体节和成虫盘、脊椎动物的神经管、体节和肢的图式形成中具有重要作用。HH蛋白经过自我剪切形成两种产物,HH-N和HH-C。其中HH-N具有全部的信号活性。HH蛋白的自我加工过程可对HH-N进行修饰而影响其空间分布。     

利用果蝇模型研究人类心脏早期发育的分子机理(英文)

近年来 ,果蝇心脏特化的遗传机制已初步研究清楚 ,但控制人类心脏早期发育的基因尚待鉴定。因为调控果蝇和脊椎动物早期心脏细胞命运定型的途径具有保守性 ,果蝇是一种探讨人类心脏早期发育的分子机理的理想动物模式。为此目的 ,我们采用P转座子和EMS诱变技术建立了约 3 0 0 0个隐性致死基因平衡系。通过心脏前体细胞特异性抗体免疫组化筛选 ,我们检出 2 0 0余个表现心脏突变表型的平衡致死系。我们进一步利用RNAi技术对一些基因的功能进行了初步的研究 ,证明这些基因表现RNAi的突变表型 ,该类突变表型与基因突变时表现的表型相似 ,即心管呈缺陷型或无心脏前体细胞形成。利用果蝇和人类基因组计划获得的成果 ,我们从果蝇心脏侯选基因中初步克隆和鉴定了 5 0个人类同源基因 ,其中 2 0个是新基因。Northen印迹分析表明 ,一部分人类基因在心脏组织中有表达 ,从而为研究这些基因在人类心脏早期发育中的作用提供了信息。目前 ,我们正在建立转基因果蝇 ,以此为模型研究这些基因是否对心肌细胞发生或心肌功能起调控作用。产生心肌细胞突变类型的基因如果类似于人类心脏病综合症 ,则可以作为人类心脏疾病侯选基因作进一步的分析。     

果蝇心脏发育标记基因Lbe抗体的制备与应用

黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)的心脏发育调控基因与人类的相关基因具有高度同源性.Lbe基因是果蝇心脏发育的重要调控基因.为了深入研究Lbe基因在心脏发育中的调控功能,采用DNA免疫技术制备了抗果蝇Lbe蛋白的多克隆抗体.通过PCR扩增Lbe基因序列,将该序列与真核表达载体pCAGGS-P7同...     

Genome-wide RNAi as a route to gene function in Drosophila.

With the sequencing of the human genome and the genomes of most major model organisms completed, the systematic characterisation of gene functions remains a key challenge. During the past few years, RNA interference (RNAi) has become a powerful tool to silence the expression of genes and analyse their loss-of-function phenotype when mutant alleles are not available. Genome-wide RNAi screens against all predicted genes have been successfully used to dissect a variety of biological processes in Caenorhabditis elegans. Recently, a genome-wide library of double-stranded RNAs, that target every gene in the Drosophila genome and that is suitable for high throughput cell-based assays, was published. In this paper, recent advances will be summarised. Screening strategies and applications as a route to comprehensively characterising gene function will be discussed.     

转基因技术在果蝇及脊椎动物心脏基因研究中的应用

转基因技术是一项非常重要的生物工程新技术,主要应用于生产药物蛋白及异种器官移植,建立疾病基因模型,提高和改善家畜生产的产量和质量以及研究新基因的功能及表达调控.重点综述了几个新的转基因技术-UAS-Gal4系统,热休克启动子载体,RNAi技术,原核胚胎显微注射及基因敲除技术在研究果蝇及脊椎动物心脏基因中的应用.     

RNAi在基因缺陷模型方面的应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是指双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)分子导入细胞内后,促进与之同源的mRNA发生特异性的降解,从而高效并特异地阻断或抑制相应基因表达活性的现象。RNAi技术现已成为调控基因的表达,阐明细胞的信号通路和研究功能基因组学的有力工具,并迅速在临床医学上展现出基因药物的诱人前景。目前,人们已开始对RNAi技术在人类疾病预防和治疗中的应用进行研究．这些研究涉及到病毒感染、癌症、代谢性疾患以及遗传病等各个方面。通过综述siRNA分子的作用机制、载体构建以及其在基因缺陷模型的建立等方面的应用,从而展示出RNAi在相关疾病的分子机制研究和基因治疗方面的诱人前景。     

RNA干涉在提高植物营养价值上的应用

RNA干涉(RNAi)是由具同源性的外源dsRNA引起的序列特异性转录后基因沉默现象,广泛存在于各种动、植物中。人类大多数疾病,像心脏病和癌症,都能够通过食用添加具有特殊营养成分养的饮食来预防。应用RNAi技术可为人和动物提高植物的营养价值。     

RNAi在害虫防治中应用的重要进展及存在问题

RNAi是目前最有可能应用于害虫绿色防控的新技术。2017年6月,美国环境署(EPA)批准了国际上第一例表达昆虫双链RNA(dsRNA)的抗虫转基因玉米MON87411,掀起了利用RNAi技术进行害虫防治研究新的热潮。但是,目前RNAi在害虫防治中的应用还存在一些问题,例如有效靶标基因筛选和应用策略,鳞翅目昆虫对RNAi的敏感性以及双链RNA在环境中的稳定性等等。本文系统总结了RNA干扰现象发现20年来,该技术在害虫防治领域的研究及应用概况,并对RNAi技术应用的可行性、应用方法、存在问题和目前的一些解决办法进行了比较详细的综述。通过对近期研究结果的综合分析发现,dsRNA进入某些鳞翅目昆虫中肠或血淋巴后,被相关核酸酶降解可能是其RNAi效率较低的首要原因。通过对dsRNA进行脂质体修饰,纳米粒子包埋可以在一定程度上解决dsRNA降解的问题,进而提高RNAi效率。     

RNA干涉在基因治疗中的应用

RNA干涉(RNA interference,RNAi)是一种可以在细胞内抑制特定基因表达的现象.它由双链RNA产生,可以特异性地降解具有相同或者相似序列的RNA（包括mRNA）.它是一种比反义技术更为有效的方法,具有更高的特异性,逐渐成为研究者关注的焦点.人们已经开始探讨使RNA干涉成为一种比反义药物更为有效药物的可能性及其具体的实施方案, 但是也发现它在成为一种安全有效治疗手段之前还有很长的一段路要走.将从RNA干涉的基本理论入手,分析目前这项技术在治疗研究中的应用以及可能遇到的一些问题.