2012年第9期《遗传》封面说明

microRNA(又称miRNA)作为细胞内源表达的一类小分子非编码RNA,主要通过降解mRNA或抑制翻译调控靶基因表达。miRNA在个体发育中具有特异的时空表达模式,其功能跟它的表达位置和时间密切相关。但是目前缺乏在活体与个体水平稳定、持续地实时观察miRNA动态表达的方法。斑马鱼体外发育且胚胎透明,非常适于观察荧光蛋白的表达。本研究建立了一个称为"miRNA Tracer"的双荧光报告系统,用于在斑马鱼活体胚胎中追踪miRNA的表达及动     

miR-22心肌特异转基因斑马鱼的构建及心肌肥厚的评估

目的:构建miR-22心肌特异转基因斑马鱼系,在体评估miR-22对于心肌肥厚的作用。方法:构建pTol2-CMLC2-miR-22-IRES-EGFP表达载体。通过显微注射的方法将tol2重组质粒于一细胞期注射入斑马鱼受精卵胚胎中,荧光筛选获得心肌特异表达绿色荧光的斑马鱼胚胎,并稳定表达传代。然后对稳定传代的成年斑马鱼心脏进行心肌肥厚及心功能的检测。结果:成功建立了miR-22心肌特异转基因斑马鱼系,通过定量PCR确定心肌中miR-22表达升高,荧光显微镜观察发现斑马鱼心肌出现绿色荧光。miR-22心脏特异过表达的转基因鱼系的成年鱼与野生对照组相比,出现了心肌肥厚的现象,心肌肥厚分子标志物nppa、myh7明显升高。斑马鱼心脏病理切片结果同样显示出miR-22心肌特异转基因斑马鱼出现了心肌肥厚的现象。结论:成功构建了miR-22心肌特异转基因斑马鱼,为研究心肌中miR-22的生物学功能提供了重要的工具,并证明miR-22心脏特异过表达会引起斑马鱼心肌肥厚。     

利用Tol2转座子构建斑马鱼心脏组织特异表达转基因载体及其表达分析

为了制备用于在斑马鱼心脏中特异表达目的基因的转基因载体,通过分子克隆的方法对能够在斑马鱼心脏中特异表达EGFP报告基因的Tol2载体进行了改造,在原有的CMLC2启动子与EGFP编码区之间插入带有多克隆位点的IRES序列,获得pTol2-CMLC2-IRES-EGFP转基因表达载体,该载体可以实现在同一个启动子CMLC2的驱动下分别同时表达目的基因和EGFP;为了验证该表达载体的有效性,进一步在CMLC2启动子与IRES序列之间插入DsRed-Monome编码区,利用得到的pTol2-CMLC2-RED-IRES-EGFP转基因载体显微注射到斑马鱼单细胞期胚胎中进行表达分析,结果表明外源目的基因DsRed-Monome和报告基因EGFP均能以相同的表达模式在斑马鱼心脏组织中特异表达。pTol2-CMLC2-IRES-EGFP转基因表达载体的成功构建对于建立心脏发育候选基因的斑马鱼转基因实验模型具有重要意义。     

反义抑制和过表达miR-219引起斑马鱼胚胎发育异常

业已表明,miRNA在转录后水平对基因表达起调控作用,参与诸多重要的生理、病理过程。本研究利用整体原位杂交和Northern杂交技术发现miR-219主要从16体节期开始在中后脑和脊髓表达。在此基础上,采用基因沉默和过表达技术观察到斑马鱼受精卵在显微注射miR-219和反义miR-219后均导致其胚胎发育缺陷。进一步研究表明,miR-219过表达可以诱导胚胎细胞凋亡。我们的初步结果为深入研究miR-219在胚胎发育过程中的调控机制提供了基础。     

慢病毒载体法制备红色荧光蛋白转基因小鼠

目的利用慢病毒介导的转基因方法制备红色荧光蛋白（mRFP）转基因小鼠,并建立转基因小鼠的技术平台。方法将携带mRFP基因的慢病毒注入ICR鼠单细胞受精卵卵周隙以感染受精卵,胚胎移植进假孕母鼠以获得仔代鼠,然后应用小动物活体成像仪、体视荧光显微镜和PCR等鉴定并获得mRFP转基因鼠。结果移植卵周隙注射有慢病毒的胚胎40枚给2只假孕母鼠,共获得仔鼠6只;利用体视荧光显微镜检测mRFP表达,在蛋白水平证实6只F0代中,2只（R3和R4）鼠耳高表达mRFP,其余的弱表达mRFP（R1、R2和R5）或荧光强度（R6）与野生型ICR鼠无明显差别,而DNA水平检测证实,6只F0代中,5只（R1、R2、R3、R4和R5）基因组中整合有外源转基因hUb-mRFP,预示基因型鉴定结果很好验证了体视荧光显微镜鉴定结果。此外,mRFP转基因首建鼠基因组中整合的mRFP基因可稳定遗传和表达。结论建立了慢病毒法快速制备转基因小鼠的技术平台,这为针对不同基因建立相应转基因小鼠以实现恒定或条件性的转基因过表达或RNA干涉（RNAi）,并进而在体内解析相应基因功能和建立人类疾病模型等奠定了坚实基础。     

SB转座子介导的斑马鱼增强子捕获注解分析

为了建立斑马鱼增强子捕获突变体库及研究功能基因的表达调控模式,制备了SB转座子介导的增强子捕获转基因斑马鱼(F0),通过繁育建立了组织或器官特异表达报告基因绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的品系(F1)。选择F1代的SK-3系(脑部特异表达GFP)与野生型TU系斑马鱼交配,收集受精卵(F2),于24 hpf(Hour post fertilization)、2 dpf(Day post fertilization)、3 dpf、4 dpf、5 dpf、7 dpf 6个发育阶段检测报告基因绿色荧光蛋白的表达模式;然后通过Splinkerette PCR(SP-PCR)方法检测SB转座子在斑马鱼基因组中的插入位置,从而确定捕获的增强子和功能基因;最后通过胚胎原位杂交验证内源基因表达模式。结果表明,在F2代胚胎不同发育阶段,GFP表达具有明显的时空特性,前期在前脑,中脑,后脑三个部位均高水平表达,后期表达部位呈后移趋势,各个发育期表达强度基本无变化,结果提示该捕获增强子具有脑部表达特性。sp-PCR结果分析表明增强子位于基因组1号染色体35、914、498-35、914、621位置,在内源性基因ednraa位点附近。原位杂交结果表明该基因在胚胎24 hpf阶段具有转录活性。本研究结果提示SB转座子介导的增强子捕获技术可高效获得插入突变斑马鱼,对研究基因功能和获得具有自主知识产权的新基因具有重要作用。     

心脏特异表达绿色荧光斑马鱼模型的建立与评估

本课题组前期研究中, 利用斑马鱼cmlc2 (Cardiac myosin light chain 2)基因启动子构建了一个用于斑马鱼心脏组织特异表达外源基因的转基因表达载体pTol2-cmlc2-IRES-EGFP。文章利用该载体构建了一个稳定表达EGFP的转基因斑马鱼品系, 并初步分析了EGFP的表达对该转基因斑马鱼品系的心脏发育和功能的影响。结果表明, 在建立的转基因斑马鱼品系早期胚胎发育过程中, 绿色荧光信号在心脏中特异表达, 该表达模式与原位杂交分析的cmlc2的表达模式结果相同; 该转基因斑马鱼品系的心脏形态及发育生长正常; 进一步通过M-Mode分析心脏生理学功能的结果表明：该转基因品系心动周期、心率、收缩与舒张表面积及表面积缩短率等重要生理指标与正常野生型的斑马鱼对照组相比没有显著差别。以上结果表明该转基因品系中绿色荧光蛋白的表达对斑马鱼心脏的发育和功能没有影响。研究结果为进一步利用该载体建立外源目的基因转基因表达模型, 研究心脏表达基因的功能奠定了重要基础。     

miR-362靶向ZNF644基因调控猪未成熟支持细胞的增殖和凋亡

睾丸组织中未成熟支持细胞的增殖能力决定成熟支持细胞的数量,进而制约成年雄性动物的精子生成能力。研究表明microRNA (miRNA)参与调控猪未成熟支持细胞的增殖和凋亡,但大部分鉴定出的miRNA功能仍不明确。本文基于前期RNA-seq数据筛选结果,研究了miR-362对猪未成熟支持细胞增殖和凋亡的调控作用。首先利用生物信息学方法预测miR-362的靶基因,通过qRT-PCR技术检测miR-362和ZNF644基因在不同发育阶段的猪睾丸组织中的表达水平以及在猪未成熟支持细胞中过表达或抑制表达miR-362后ZNF644基因的表达水平,采用双荧光素酶报告基因系统验证miR-362与ZNF644基因之间的靶向关系。结果显示,miR-362与ZNF644基因3′UTR具有一个潜在的结合位点,miR-362和ZNF644基因在猪睾丸组织中的mRNA表达水平显著负相关(r=-0.723, P<0.01),miR-362和psiCHECK2-ZNF644-WT 3′UTR共转染组的双荧光活性显著降低,且miR-362显著调节ZNF644基因的表达水平,表明miR-362靶向ZNF644基因并抑制其表达水平。为进一步检测过表达miR-362或抑制表达ZNF644基因对猪未成熟支持细胞增殖和凋亡的影响,通过流式细胞术检测细胞周期,CCK8和EdU试剂盒检测细胞增殖情况,Annexin V-FITC/PI方法和qRT-PCR技术检测细胞凋亡情况及凋亡相关基因的表达水平。结果表明,过表达miR-362后,猪未成熟支持细胞周期被阻滞在G₁期,抑制表达ZNF644基因后,猪未成熟支持细胞被阻滞在G₂期,细胞增殖能力显著减弱,细胞凋亡率显著提高,细胞凋亡相关基因呈促进凋亡的差异表达。本研究结果证实miR-362靶向ZNF644基因抑制猪未成熟支持细胞的增殖而促进其凋亡,为深入研究miR-362在猪精子生成过程中的生物学功能提供了理论基础。     

Baff转基因斑马鱼的构建及相关基因表达检测

通过RT-PCR法由斑马鱼脾脏克隆B细胞刺激因子baff基因,构建过表达斑马鱼baff且携带有绿色荧光标记蛋白的重组质粒pIRES2-GFP-baff;胚胎显微注射获得转基因斑马鱼胚胎;通过GFP荧光标记跟踪并筛选转基因阳性鱼;Western blot法鉴定Baff-GFP融合蛋白表达情况;qPCR检测baff,GFP及baff下游相关基因bcl-2,il-4mR-NA表达情况。结果表明细胞、胚胎及幼鱼baff和GFP均高表达,baff下游基因bcl-2激活和il-4基因抑制表达。通过胚胎显微注射法可成功获得过表达baff的转基因斑马鱼,此研究为建立红斑狼疮转基因斑马鱼模型及高通量筛选Baff拮抗剂奠定了基础。     

四环素诱导肝脏特异表达绿色荧光蛋白转基因斑马鱼模型建立

目的探索tet-on四环素诱导表达系统在斑马鱼体内应用策略与技术路线,构建四环素诱导肝脏特异表达绿色荧光蛋白的转基因斑马鱼,为条件型功能基因研究及组织特异转基因斑马鱼疾病模型的建立奠定基础。方法构建肝脏特异启动子fabp10启动rt TA蛋白表达的重组质粒pfabp10-rt TA,联合p TRE-Tight-BI-Ac GFP1质粒转染He La细胞后给予doxycycline诱导,Western blot法验证;pfabp10-rt TA联合p TRE-Tight-BI-Ac GFP1质粒注射斑马鱼1-细胞期受精卵后,30μg/m L doxycycline诱导,荧光筛选稳定整合个体。结果共转染pfabp10-rt TA与p TRE-Tight-BI-Ac GFP1的He La细胞经1μg/m L浓度doxycycline诱导培养液诱导,GFP表达量显著高于不加doxycycline培养液对照组;筛选获得的稳定整合斑马鱼幼鱼,在浓度为30μg/m L doxycycline条件下,肝脏明显有绿色荧光表达,对照组幼鱼肝脏位置未有明显绿色荧光。结论 Tet-On四环素诱导表达系统可用于建立四环素调控斑马鱼肝脏特异表达外源基因;利用该技术可建立诱导肝脏表达GFP建立转基因斑马鱼品系,为建立条件型转基因斑马鱼疾病模型、探索肝脏器官发生发育等研究提供良好的模式动物工具。     

Developmental defects by antisense-mediated inactivation of micro-RNAs 2 and 13 in Drosophila and the identification of putative target genes

Micro-RNAs are a class of small non-coding regulatory RNAs that impair translation by imperfect base pairing to mRNAs. For analysis of their cellular function we injected different miRNA-specific DNA antisense oligonucleotides in Drosophila embryos. In four cases we observed severe interference with normal development, one had a moderate impact and six oligonucleotides did not cause detectable phenotypes. We further used the miR-13a DNA antisense oligonucleotide as a PCR primer on a cDNA library template. In this experimental way we identified nine Drosophila genes, which are characterised by 3' untranslated region motifs that allow imperfect duplex formation with miR-13 or related miRNAs. These genes, which include Sos and Myd88, represent putative targets for miRNA regulation. Mutagenesis of the target motif of two genes followed by transfection in Drosophila Schneider 2 (S2) cells and subsequent reporter gene analysis confirmed the hypothesis that the binding potential of miR-13 is inversely correlated with gene expression.     

三唑磷、氟虫腈及其复配剂对四种miRNAs在斑马鱼组织中表达的影响

MicroRNAs(miRNAs)是一类长约22 nt的非编码小RNA,在基因表达中起重要调控作用.已有研究表明,农药三唑磷和氟虫腈能影响斑马鱼全鱼组织中部分miRNAs的正常表达,但未见对miRNA表达的组织特异性的研究.本研究采用荧光定量PCR技术研究了经三唑磷微乳剂、氟虫腈微乳剂及其复配剂处理后,四种miRNA(...     

MicroRNA 340 Is Involved in UVB-Induced Dendrite Formation through the Regulation of RhoA Expression in Melanocytes

The influence of UV irradiation on pigmentation is well established, but the molecular and cellular mechanisms controlling dendrite formation remain incompletely understood. MicroRNAs (miRNAs) are a class of small RNAs that participate in various cellular processes by suppressing the expression of target mRNAs. In this study, we investigated the expression of miRNAs in response to UVB irradiation using a microarray screen and then identified potential mRNA targets for differentially expressed miRNAs among the genes governing dendrite formation. We subsequently determined the ability of miRNA 340 (miR-340) to suppress the expression of RhoA, which is a predicted miR-340 target gene that regulates dendrite formation. The overexpression of miR-340 promoted dendrite formation and melanosome transport, and the downregulation of miR-340 inhibited UVB-induced dendrite formation and melanosome transport. Moreover, a luciferase reporter assay demonstrated direct targeting of RhoA by miR-340 in the immortalized human melanocyte cell line Pig1. In conclusion, this study has established an miRNA associated with UVB irradiation. The significant downregulation of RhoA protein and mRNA expression after UVB irradiation and the modulation of miR-340 expression suggest a key role for miR-340 in regulating UVB-induced dendrite formation and melanosome transport.     

MicroRNAs differentially expressed in postnatal aortic development downregulate elastin via 3' UTR and coding-sequence binding sites

Elastin production is characteristically turned off during the maturation of elastin-rich organs such as the aorta. MicroRNAs (miRNAs) are small regulatory RNAs that down-regulate target mRNAs by binding to miRNA regulatory elements (MREs) typically located in the 3' UTR. Here we show a striking up-regulation of miR-29 and miR-15 family miRNAs during murine aortic development with commensurate down-regulation of targets including elastin and other extracellular matrix (ECM) genes. There were a total of 14 MREs for miR-29 in the coding sequences (CDS) and 3' UTR of elastin, which was highly significant, and up to 22 miR-29 MREs were found in the CDS of multiple ECM genes including several collagens. This overrepresentation was conserved throughout mammalian evolution. Luciferase reporter assays showed synergistic effects of miR-29 and miR-15 family miRNAs on 3' UTR and coding-sequence elastin constructs. Our results demonstrate that multiple miR-29 and miR-15 family MREs are characteristic for some ECM genes and suggest that miR-29 and miR-15 family miRNAs are involved in the down-regulation of elastin in the adult aorta.