硬骨鱼类血红蛋白转换表达的新模式——以黄河裸裂尻鱼胚胎型血红蛋白研究为例

为了探讨高原硬骨鱼类胚胎型血红蛋白的转换表达模式, 研究利用转录组数据和克隆方法研究了黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsis pylzovi)胚胎型血红蛋白的组成和基因结构, 并通过qRT-PCR和整胚原位杂交方法确定了胚胎发育过程中血红蛋白基因的表达情况。结果表明, 黄河裸裂尻鱼胚胎型血红蛋白基因由hbae1、hbae4、hbbe1和hbbe3组成, 均包含3个外显子和2个内含子, 其中hbbe1/hbae1以“头对头”(3′-5′—5′-3′)转录方式串联在一起, hbbe3/hbae4则以“尾对尾”(5′-3′—3-5′)的转录方式串联在一起。进一步的研究初步判断hbae3、hbae5和hbbe2基因在裂腹鱼亚科鱼类进化过程中可能发生了丢失。qRT-PCR和整胚原位杂交结果均表明在早期胚胎发育过程中4个胚胎型血红蛋白基因的表达都是从受精后第5天(120 hpf)开始明显上升, 但是hbae4和hbbe3基因的高表达只维持在受精后第5天(120 hpf)至破膜期(216 hpf), 随后急剧下降, 而hbae1和hbbe1基因表达从破膜(216 hpf)开始急剧上升。研究揭示了硬骨鱼类一种全新的血红蛋白转换表达模式, 这可能与黄河裸裂尻鱼特殊的进化历程和高原环境的适应有关, 研究结果将为进一步深入研究硬鱼类血红蛋白的时序转换表达和环境适应机制奠定基础。     

花斑裸鲤Epo和Epor基因克隆及其低氧诱导的mRNA表达

促红细胞生成素(EPO)是一种糖蛋白激素,在动物低氧适应中发挥着重要作用。本研究采用RT-PCR方法克隆了花斑裸鲤(Gymncypris eckloni)Epo和Epor基因的编码序列,并开展了分子进化和低氧诱导表达研究。结果表明,花斑裸鲤Epo基因编码序列长度为552 bp,编码183个氨基酸;Epor基因编码序列长度为1 590 bp,编码529个氨基酸。氨基酸序列同源性分析显示,花斑裸鲤促红细胞生成素(EPO)和促红细胞生成素受体(EPOR)与鲤科其他鱼类均有较高的同源性,表明在进化过程中具有较强保守性,同时花斑裸鲤Epo和Epor基因均未经历正向选择。在重度低氧[溶解氧为(0.3±0.1)mg/L]和中度低氧[溶解氧为(3.0±0.1)mg/L]胁迫下,花斑裸鲤部分关键组织如红肌、脑组织中Epo m RNA表达量急剧升高,表明促红细胞生成素(EPO)可能在花斑裸鲤运动、神经营养和神经保护方面发挥了重要作用,是对低氧环境适应的一种调节机制。     

Cdk2ap1在不同性别鸡胚中的表达

为研究通过抑制消减杂交筛选出的cdk2ap1基因在鸡胚胎发育过程中的表达, 设计cdk2ap1引物并通过 RT-PCR扩增cdk2ap1基因片段, 构建cdk2ap1/pGEM-T重组质粒。以构建的重组质粒为模板, 使用Sp6和T7 RNA聚合酶合成地高辛(dig )标记的正、反义RNA探针, 借助胚胎整体原位杂交技术研究了cdk2ap1在雌雄鸡胚中的表达。结果表明cdk2ap1基因在4.0 d两性胚胎的脑间质、菱脑、听囊、脊神经管、前肢等部位均有表达, 且在雄性鸡胚中的表达量高于雌性; 在雄性鸡胚的生殖脊、后肢部位中该基因有表达但在雌性胚胎对应部位却基本没有表达。鉴于该基因在雌雄鸡胚中的差异表达, 推测cdk2ap1基因在鸡胚性别分化及性腺发育过程中起一定调节作用。     

温度对尖裸鲤胚胎发育及其仔稚鱼生长性状的影响

采用实验生态学方法研究温度对尖裸鲤（Oxygymnocypris stewartii）胚胎发育及仔稚鱼生长性状的影响，旨在掌握温度对其早期发育的影响。结果表明，随着温度的升高，胚胎的孵化时间缩短，发育速度加快。在平均水温5 ℃、8 ℃、11 ℃、14 ℃和17 ℃下，尖裸鲤的胚胎孵化时间分别为530.78 h、366.12 h、214.22 h、220.63 h、153.95 h，温度和孵化时间呈幂函数关系，有效积温在水温为11 ℃时最低，为2 356.4 h ·℃。尖裸鲤胚胎不同发育时期在不同温度下的累计时间均呈现指数函数关系。随着温度的升高，孵化率呈现先降低后升高的趋势，水温范围在11 ~ 17 ℃时，温度系数Q10值和Q13值最接近2。尖裸鲤初孵仔鱼全长与温度间呈现三次多项式函数，全长与温度之间不存在显著性关系；而初孵仔鱼卵黄囊体积与温度间呈现显著性的二次多项式函数。综合各项指标表明，尖裸鲤胚胎的适宜孵化水温为11 ~ 17 ℃，仔稚鱼的适宜生长水温为14 ~ 17 ℃。     

Smad2/3a对斑马鱼神经嵴细胞标记基因crestin表达的影响

目的 探讨Smad2/3a对脊椎动物神经嵴细胞发育的影响。方法 通过在斑马鱼胚胎单细胞时期显微注射smad2/3吗啉环修饰的反义寡核苷酸的方法,特异性敲降smad2/3基因的表达,至胚胎发育至6体节,利用整胚原位杂交检测神经嵴细胞特异性标记基因snail1b,sox10,foxd3和crestin的表达情况;通过casmad2 mRNA和smad3a mRNA显微注射的方法过表达smad2和smad3a,同样利用整胚原位杂交检测神经嵴细胞特异性标记基因crestin的表达情况;通过过表达casmad2及smad3a对下调smad2和smad3a的胚胎进行挽救。结果 smad2/3a被敲低后,crestin的表达量显著降低,而snail1b,sox10和foxd3的表达量无明显变化。smad3b被敲低后,crestin,snail1b,sox10和foxd3的表达量均无明显变化;过表达casmad2和smad3a均可导致crestin的表达量增高;过表达casmad2和smad3a可挽救由于smad2/3a敲降所造成crestin的低表达量。结论 Smad2和Smad3a对神经嵴细胞标记基因crestin的表达具有重要作用。     

花斑裸鲤红细胞发育相关基因KLF17启动子区域互作蛋白筛选

为了进一步解析鱼类在高原低氧环境下的适应性进化机制,确定相关基因KLF17是否在红细胞发育过程中发挥功能。将高原裂腹鱼亚科鱼类的代表物种——花斑裸鲤(Gymnocypris eckloni)作为实验对象,以实验室前期花斑裸鲤全基因组测序数据为基础,鉴定出红细胞发育相关基因KLF17启动子序列,以其启动子DNA为诱饵,对花斑裸鲤肾脏组织蛋白进行筛选,采用LC-MS/MS技术对候选结合蛋白进行鉴定分析,并进行生物信息学分析。结果表明,在花斑裸鲤肾脏组织中共筛选到576个与KLF17启动子区域特异性结合的蛋白,去除未能鉴定到的蛋白,共有306个候选结合蛋白,其中包括真核翻译起始因子2、细胞色素P450酶、转铁蛋白、含Ⅰ型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶、丙酮酸脱氢酶、红细胞膜蛋白带4.1蛋白等与红细胞或造血相关的蛋白。GO功能富集分析表明,这些候选结合蛋白涉及多种生物学功能,包括参与细胞生长、细胞周期、免疫反应、信号传导、核酸与转录因子结合等过程。KEGG通路分析表明,以上蛋白参与多条信号通路,包括氨基酸代谢通路、细胞凋亡信号通路、PPAR信号通路、Hippo信号通路、细胞色素P45...     

2021-01期目录

为研究团头鲂(Megalobrama amblycephala) 5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)羟基化酶TET1(Ten eleven translocation 1)基因的功能及其表达特性, 采用整胚原位杂交、qRT-PCR技术进行了胚胎、组织表达分析及其在急性低氧胁迫下的基因响应研究。序列分析结果表明, 团头鲂TET1基因全长为5526 bp, 编码1841个氨基酸。qRT-PCR结果表明, 团头鲂TET1广泛表达于各个组织中, 并在脑组织中高度表达。在胚胎发育过程中, TET1基因从受精卵开始就有表达, 并在受精后20—44h (20—44 hpf)都维持在一个较高水平。原位杂交结果表明, TET1基因在12 hpf信号相对微弱, 在24和36 hpf信号逐渐增强, 并且都集中在头部表达。通过qRT-PCR检测急性缺氧处理TET1的表达量, 结果表明, TET1基因在鳃和脾等组织中表达显著升高(P<0.01), 在脑、皮肤、眼和肾脏中表达显著降低(P<0.01)。在胚胎中, TET1基因相对表达量明显高于对照组, 尤其在24 hpf低氧处理组的表达量显著地高于对照组(P<0.001)。结果表明TET1基因在低氧应答反应中发挥着重要的作用。该研究结果为TET1基因在低氧响应及功能的保守与分化方面提供了新的视角。     

斑马鱼胚胎胚盾特异表达基因的鉴定

目的由于原肠期细胞的剧烈运动,在斑马鱼胚胎的背侧汇聚形成了称为胚盾(shield organizer)的结构,是胚胎发育的信号组织中心,在背腹轴建立和胚层诱导过程中具有关键作用。系统鉴定在胚盾特异表达的基因,可为进一步探讨胚盾形成的机制及其指导胚胎早期发育的分子机理提供参考。方法 Tg(gsc:GFP)转基因鱼在胚盾表达特异的绿色荧光。通过流式细胞分选技术分离富集GFP阳性细胞并提取总RNA进行RNA深度测序,检测可能在胚盾高水平表达的基因。然后利用荧光实时定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)和原位杂交技术鉴定若干在胚盾特异表达的基因。结果从Tg(gsc:GFP)转基因鱼胚胎中分离富集到了纯度超过96%的GFP阳性细胞,RNA深度测序的结果显示有657个基因的表达水平比整胚细胞或GFP阴性细胞高2倍以上。最后,确认了KIAA1324、ripply1、twist2、isthmin1、nme4、zgc174153、rrbp1b等7个基因在胚盾特异表达。结论系统鉴定到了斑马鱼胚胎胚盾特异表达基因,为下一步研究这些基因的发育生物学功能奠定了基础。     

对与小鼠胚胎发育相关的印记基因Mcts2的研究

目的：对与小鼠胚胎发育相关的印记基因Mcts2表达模式及生物学功能做初步的分析。方法：采用切片原位杂交,全胚胎原位杂交,Northern blot和real-time PCR对该基因进行了表达谱的分析。结果：切片原位杂交结果显示Mcts2基因在E13.5和E15.5胚胎中的脑、舌、心脏、肺脏、肝脏、肾脏等重要脏器中都有普遍表达。全胚胎原位杂交结果显示Mcts2基因在E10.5胚胎中的前脑、前肢、尾芽中出现较强的信号,其他部位信号较弱。Northern和Real-time PCR实验分析了Mcts2基因在E12.5,E15.5,E18.5胚胎和新生小鼠的脑、心脏、肺脏、肝脏和肾脏中的表达谱,发现Mcts2基因在这几个主要发育时期都有普遍表达,在E15.5胚胎中表达信号最为强烈。结论：Mcts2基因在小鼠胚胎的发育的各主要时期的重要脏器中都有普遍的表达,提示该基因在小鼠胚胎发育过程中起到了重要的作用。     

鲫鱼Dnmt1基因cDNA的克隆及表达分析

研究克隆了编码鲫鱼Dnmt1蛋白的cDNA序列,并对Dnmt1基因的时空表达模式和表达丰度差异进行了分析。该cDNA全长4912bp,编码1503个氨基酸。鲫鱼Dnmt1蛋白与其他物种Dnmt1蛋白的同源性分析表明,N端调节区的保守性较低,但C端的催化区是高度保守的。整胚原位杂交显示,Dnmt1 mRNA在胚胎发育早期是广泛分布的,随着胚胎的发育,Dnmt1 mRNA在眼睛、脑部和已成熟体节的信号较强烈,显示了明显的区域性差异。实时定量PCR结果显示在鲫鱼胚胎发育早期有丰富的母源Dnmt1 mRNA存在,在早期发育过程中其丰度逐渐降低,在胚胎发育至2d后,Dnmt1 mRNA丰度又升到较高水平。RT-PCR检测表明在肝、心、脾、肾、脑、肌肉、视网膜等成体组织中都有Dnmt1的表达,但实时定量PCR结果显示在细胞分裂增殖旺盛的组织中表达水平明显较高。上述结果提示鲫鱼Dnmt1可能参与了胚胎基因组DNA甲基化的重编程,甲基化表观遗传学式样的确立和合子核基因正确时空表达模式形成的调节控制。       

逆转录病毒介导myostatin在鸡胚胎中的过表达与检测

鸡的胚胎已经成为发育生物学、免疫学和癌症等学科的重要实验模型之一。以鸡胚胎为实验模型,以鸡myostatin为靶基因,利用逆转录病毒介导和原位杂交技术相结合的方法来研究目的基因的鸡胚胎转导和检测分析。实验结果表明：逆转录病毒介导的目的基因myostatin能够有效整合到胚胎基因组中,且具有转录活性;胚胎原位杂交检测能够准确直观的反映病毒的整合部位和转入基因的表达水平。不但为进一步研究鸡myostatin基因在胚胎发育中的功能奠定基础,同时在方法上也进行了简单的优化尝试。     

Gm2052基因在小鼠胚胎发育中表达的初步研究

目的:研究预测的编码蛋白基因Gm2052在小鼠胚胎发育阶段的表达模式,为进一步了解该基因的功能奠定基础。方法:通过全胚胎原位杂交技术、组织切片原位杂交技术及半定量RT-PCR方法,对预测的Gm2052基因在小鼠胚胎发育中后期及在新生小鼠中的表达情况进行初步分析。结果:全胚胎原位杂交显示,在E10.5小鼠胚胎中,Gm2052仅在脑中表达;当小鼠胚胎发育至E13.5时,Gm2052在脑、舌、肺、肝脏、胰腺等组织中均有表达。半定量RT-PCR结果显示,在小鼠胚胎中后期(E15.5和E18.5)及新生小鼠(出生后第9 d)中,Gm2052呈动态表达模式。结论:预测基因Gm2052与小鼠脑的发育密切相关,并可能参与小鼠肺、肝脏及胰腺等主要脏器胚期的发育。     

Identification of novel Drosophila neural precursor genes using a differential embryonic head cDNA screen

During Drosophila neuroblast lineage development, temporally ordered transitions in neuroblast gene expression have been shown to accompany the changing repertoire of functionally diverse cells generated by neuroblasts. To broaden our understanding of the biological significance of these ordered transitions in neuroblast gene expression and the events that regulate them, additional genes have been sought that participate in the timing and execution of these temporally controlled events. To identify dynamically expressed neural precursor genes, we have performed a differential cDNA hybridization screen on a stage specific embryonic head cDNA library, followed by whole-mount embryo in situ hybridizations. Described here are the embryonic expression profiles of 57 developmentally regulated neural precursor genes. Information about 2389 additional genes identified in this screen, including 1614 uncharacterized genes, is available on-line at 'BrainGenes: a search for Drosophila neural precursor genes' (http://sdb.bio.purdue.edu/fly/brain/ahome.htm).     

Conservation of Hox/ParaHox-related genes in the early development of a cnidarian.

To clarify the relationship between axial patterning in cnidarians and bilaterians, we have investigated the embryonic development of the hydrozoan Podocoryne carnea. The expression of Hox-like homeobox genes was analyzed by RT-PCR and in situ hybridization. Cnox1-Pc, an anterior Hox gene, is a maternal message. It is present throughout larval development, first weakly in all blastomeres and later restricted mostly to the anterior pole of the planula. Gsx, an anterior ParaHox gene, is first seen in the anterior endoderm but also extends into posterior regions. Cnox4-Pc, an orphan Hox-like gene, is expressed in the egg as a ring-shaped cloud around the germinal vesicle. After fertilization, the message remains in most animal blastomeres. When the embryo elongates in late blastula, staining is restricted to a few cells at the posterior pole where gastrulation will start. However, once gastrulation starts, the Cnox4-Pc signal disappears and is absent in later stages of larval development. Phylogenetic analysis shows that not all cnidarian Hox-like genes have recognizable orthologues in bilaterian groups. However, the expression analysis of Cnox1-Pc and Gsx correlates to some extent with the expression pattern of cognate genes of bilaterians, confirming the conservation of genes involved in organizing animal body plans and their putative common ancestral origin.     

Gfi1.1 regulates hematopoietic lineage differentiation during zebrafish embryogenesis

Growth factor independence 1 （GFI1） is important for maturation of mammalian lymphocytes and neutrophils and maintenance of adult hematopoietic stem cells （HSCs）. The role of GFI1 in embryonic hematopoiesis is less well characterized. Through an enhancer trap screen and bioinformatics analysis, we identified a zebrafish homolog of Gill （named grill） and analyzed its function during embryonic development. Expression of both an endogenous griLl gene and a GFP reporter gene inserted near its genomic locus was detected in hematopoietic cells of zebrafish embryos. Morpholino （MO） knockdown of gill.1 reduced expression of scl, Imo2, c-myb, mpo, ragl, gatal and hemoglobin alpha embryonic-1 （hbael）, as well as the total amount of embryonic hemoglobin, but increased expression ofpu.1 and l-plastin. Under the same conditions, MO injection did not affect the markers involved in vascular and pronephric development. Conversely, overexpression of gill.1 via mRNA injection enhanced expression ofgatal but inhibited expression ofpu.1. These findings suggest that Gill.1 plays a critical role in regulating the balance of embryonic erythroid and myeloid lineage determination, and is also required for the differentiation of lymphocytes and granulocytes during zebrafish embryogenesis.     

斑马鱼整体原位杂交法研究MMP15a的发育相关表达的初步观察

克隆斑马鱼基质金属蛋白酶15a（MMP15a）基因,并研究其在斑马鱼胚胎早期发育中的时空表达状况。收集不同发育时期的斑马鱼胚胎,制备DIG标记的MMP15a RNA探针,采用全胚胎原位杂交方法研究MMP15a基因在胚胎斑马鱼的表达。结果MMP15a基因在胚胎受精后一个细胞时期就开始表达,从受精后24h起,在眼睛处表达明显,从受精后48h MMP15a在胸鳍和耳囊有特异性表达至到受精后96h。MMP15a在斑马鱼胚胎发育不同时期表达明显,且在胸鳍和耳囊处有持续表达。     

Characterization and expression of embryonic globin in the rainbow trout, Oncorhynchus mykiss: Intra-embryonic initiation of erythropoiesis

When fractionated by reverse-phase high performance liquid chromatography (HPLC), the embryonic hemoglobin of the rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, consisted of eight globins different from adult globins in terms of retention time. Amino acid sequences of the N-terminal regions of some globins were determined. In addition, four cDNA clones for embryonic globins from 10-day embryos were isolated (at 15 degrees C), sequenced and the amino acid sequences predicted. In comparison with the sequences of previously characterized globins, they corresponded to two alpha-type and two beta-type globins and therefore were named em.alpha-1, em.alpha-2, em.beta-1 and em.beta-2. The N-terminal 36 amino acids of one (E2) of the embryonic globins isolated by HPLC were identical to those of the sequence deduced from a cDNA, em.beta-2. The phylogenetic relationship between the embryonic globins and other globins previously reported was discussed. The present study is the first demonstration of amino acid sequences of embryonic globins in a teleost. To understand the initiation of erythropoiesis in the early development of the rainbow trout, histochemistry using o-dianisidine/hydrogen peroxide, immunohistochemistry using an antibody against embryonic hemoglobin, and northern blotting and whole embryo in situ hybridization using antisense RNA probe for em.beta-2 were performed. Embryonic globin mRNA, globin and hemoglobin appeared first in the anterior part of the intermediate cell mass (ICM) located in the median line beneath the notochord of embryos 6-7 days after fertilization at 15 degrees C (Vernier's stages 16-20). Shortly after that, the expression signal extended to the posterior part of the ICM and spread out laterally to blood islands on the posterior yolk sac. Thus, the initiation of erythropoiesis in the early embryo of rainbow trout is intraembryonic.