中华鳖组蛋白H2A变体克隆及其在卵母细胞中的表达分析

为研究组蛋白H2A对龟鳖动物生殖细胞发育分化作用和机制, 克隆了中华鳖(Pelodiscus sinensis)组蛋白H2A变体的同源物(命名为PsH2A), 分析其转录本的表达模式及在卵巢发育成熟过程中的细胞定位。PsH2A cDNA序列全长575 bp, 5′端非编码区68 bp, 3′端非编码区108 bp, 开放阅读框399 bp, 编码133个氨基酸。氨基酸序列比对结果显示其与龟类的H2A变体同源性更高, 与哺乳类同源性较低。RT-qPCR和RT-PCR结果显示, PsH2A转录本在1冬龄、2冬龄和3冬龄的中华鳖卵巢中高表达(P<0.01), 而在精巢和其他成体组织中几乎检测不到。化学原位杂交结果显示, PsH2A mRNA在卵母细胞中特异性表达, 其中初级卵母细胞中表达信号最强, 且均匀的分布在细胞质中。随着卵母细胞发育成熟进入到生长期和成熟期后, 目的信号逐渐减弱, 并且主要在核周区域表达。此外, PsH2A mRNA的相对表达量也表现出中华鳖卵巢发育的季节性变化。综上, 研究结果表明PsH2A在中华鳖卵母细胞发育过程中可能发挥着重要作用。     

中华鳖boule基因在生殖细胞中的表达分析

boule基因为DAZ基因家族成员之一,是动物生殖细胞特异表达基因。在哺乳动物中,boule基因的缺失会引起精子生成障碍而导致雄性不育。在无脊椎动物秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)中,boule基因同源物的缺失会引起其卵子发生障碍而导致雌性不育。龟鳖动物是最古老的爬行类,是从无羊膜卵到羊膜卵动物飞跃的过渡物种。相比于哺乳类及一些无脊椎动物,目前关于龟鳖动物生殖细胞发育模式的研究还非常有限。因此,本文以中华鳖(Pelodiscus sinensis)为研究对象,以期揭示boule基因对龟鳖动物生殖细胞发育分化的调控作用。首先,利用特异引物克隆获得中华鳖boule基因的cDNA序列,共1 005 bp,其中,3′端非编码区57 bp,开放阅读框948 bp,共编码315个氨基酸。氨基酸序列多重比对分析显示,中华鳖与绿海龟(Chelonia mydas)同源性最高,达92%,与小鼠(Mus musculus)的同源性达83%,与果蝇(Drosophila melanogaster)的同源性达53%,与青鳉(Oryzias latipes)的同源性达42%。反转录实时定量PCR(RT-qPCR)分析结果显示,中华鳖boulem RNA主要在性腺组织精巢和卵巢中表达,而在其他体细胞组织中几乎检测不到表达。原位杂交结果显示,中华鳖boule m RNA在两性生殖细胞中特异表达,且在不同分化时期的生殖细胞中呈动态表达。在精巢中,boule m RNA在初级精母细胞中表达最强,在精原细胞和次级精母细胞中表达较弱,在精子细胞和精子中难以检测到表达信号;在卵巢中,boule mRNA在初级卵母细胞中表达信号最强且信号在初级卵母细胞胞质中均匀分布,生殖细胞发育进入卵母细胞生长期后,信号开始聚集在核周胞质,随着卵母细胞的成熟,信号逐渐变弱。本研究结果表明,boule基因可能在中华鳖两性生殖细胞的减数分裂过程中均具有重要的调控作用。     

南方鲇Vasa基因两种亚型cDNA的克隆及其表达

采用RT-PCR和RACE相结合的方法,从南方鲇分离到Vasa基因的两个亚型scVasa和scVaga-s。它们是同一基因在5′端经选择性剪接的产物,其cDNA全长分别为2525bp和2438bp,编码662和641个氨基酸。两者均具有DEAD-box家族成员特有的8个保守基序和Vasa的典型特征。南方鲇Vasa与银鲫相似性最高（73．3％）。两个亚型均特异地表达于雌雄性腺中。原位杂交结果表明：scVasa主要在卵巢Ⅰ、Ⅱ时相的卵母细胞和精巢的精原细胞和初级精母细胞中表达。半定量PCR结果显示,在生殖周期中,两种亚型在以Ⅱ时相卵母细胞为主体的卵巢恢复期表达均高于以Ⅲ-Ⅳ时相卵母细胞为主体的卵黄生成期[动物学报54（6）：1051—1060,2008]。     

黄鳝性腺自然逆转过程中vasa基因的表达分析

本研究采用RNA反义探针原位杂交技术,对vasa基因在黄鳝(Monopterusalbus)性腺发育过程中的表达情况进行了分析。结果表明:vasamRNA在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期卵母细胞的胞质中均匀分布,在Ⅳ、Ⅴ期卵母细胞中vasamRNA有向胞质外周皮层迁移集中的趋势,但不明显;退化的卵粒也呈现vasamRNA阳性反应;在Ⅲ、Ⅳ期卵巢的被膜中检测到带有vasa阳性信号的细胞,这些细胞可能是待向精原细胞分化、迁移到卵巢被膜上的原始生殖细胞(Primordialgermcell,PGC),在性逆转过程中这些PGC可能由卵巢被膜迁移到精小叶中并发育成精子;在成熟精巢中,vasa在精原细胞和初级精母细胞中表达。进一步采用碱性磷酸酶染色法分析黄鳝卵巢及精巢后发现:在卵巢中,除了卵母细胞外,卵巢被膜中也检测到了带有碱性磷酸酶阳性信号的细胞;在成熟精巢中,只在生殖腺囊内的雄性生殖细胞中检测到碱性磷酸酶,而精巢被膜中没有检测到带有碱性磷酸酶阳性信号的细胞。本研究结果初步表明:黄鳝的雄性生殖细胞可能起源于雌性阶段卵巢被膜中的原始生殖细胞[动物学报51(3):469-475,2005]。     

优雅蝈螽VASA蛋白cDNA序列的克隆与生物信息学分析

Vasa基因属于DEAD-box家族,其功能主要是特定mRNA的翻译调控。在许多动物中,它都是生殖系细胞发育所必须,对生殖干细胞分化具有重要作用。为探究vasa基因在半变态类昆虫生殖系细胞发育中的作用,本研究首先从基于Illumina高通量测序平台测得的优雅蝈螽Gampsocleis gratiosa成体转录组数据中筛选出一段长度为1215 bp的vasa基因片段,进而设计引物并利用RT-PCR和RACE技术获得其c DNA序列全长,最后利用生物信息学技术进行分析。结果显示:优雅蝈螽vasa基因的c DNA序列全长3359 bp,其中,5'端非编码区82bp,3'端非编码区1306 bp,开放阅读框1971 bp编码656个氨基酸,理论蛋白相对分子量(Mw)72.3 k Da,等电点(p I)5.48。通过与Gen Bank数据库中收录的其他VASA蛋白序列比对,发现优雅蝈螽VASA蛋白具有DEAD-box蛋白家族所共有的9个保守基序,Ax TGo GKT(I)、PTRELA(Ia)、TPGR(Ib)、DEAD(Ⅱ)、SAT(Ⅲ)、LVFVE(Ⅳ)、TDVu ARGID(Ⅴ)、HRIGRTGR(Ⅵ)和Gacc Poh1Q(Q),其中,Gacc Poh1Q(Q)的第3个氨基酸残基存在显著变化,建议将Gacc Poh1Q(Q)修改为Gaxc Poh1Q(Q)。此外,优雅蝈螽VASA蛋白的N端还具有10个RG和2个RGG重复序列、起始及终止密码子附近的色氨酸(W)、C末端的7个氨基酸残基中有4个为酸性氨基酸残基(E),表明其具有ATP依赖的RNA解旋酶活性。基于氨基酸序列聚类结果显示:优雅蝈螽位于六足动物分枝末梢,与双斑蟋Gryllus bimaculatus的亲缘关系最近,这与二者的分类学地位相符。本研究表明基于短读长二代测序平台获得的转录组数据可以很好地服务于功能基因研究,所获得的优雅蝈螽vasa基因c DNA全长对于进一步深入研究VASA蛋白在半变态类昆虫生殖系细胞发育研究具有重要意义。     

长江鲟org基因的克隆和表达分析

为了研究卵子发生相关基因org基因在长江鲟(Acipenser dabryanus)卵子发生过程的作用, 克隆得到长江鲟org基因(命名为Adorg)的全长cDNA序列, 该序列为1031 bp, 编码233个氨基酸。氨基酸序列比对分析发现, 长江鲟AdOrg与斑马鱼(Danio rerio)ZOrg蛋白序列的一致性最高, 为49.5 %。荧光定量PCR研究发现, 长江鲟Adorg mRNA特异地表达于性腺, 其在卵巢大量表达, 在精巢微量表达, 而在其他组织(肝、肠、脾、肾、心、肌肉、鳃、垂体和下丘脑)均未检测到其表达; 胚胎发育过程的动态表达分析表明, Adorg为母源表达, 在原肠胚之前均具有较高的表达水平, 随后其表达量急剧下降; 进一步研究其在卵子发生的表达模式, 发现Adorg基因在未分化性腺中的表达量极低, 随着卵母细胞的生长发育, 其mRNA表达水平急剧上升, 且维持在非常高的水平, 在Ⅱ期卵巢中的表达量最高。性腺切片RNA原位杂交实验结果表明, Adorg特异地在生殖细胞表达; 在卵巢中, Adorg在卵原细胞的信号较弱, 但在初级卵母细胞中, 其信号急剧增强且分布在卵母细胞的胞质, 且随着初级卵母细胞的生长发育, 其信号也逐渐增强; 在精巢中, 发现Adorg mRNA在A型和B型精原细胞中表达, 而在初级和次级精母细胞中未发现阳性信号。上述结果表明, Adorg基因可能在长江鲟性别分化和卵子发生过程中都起重要作用, 有待通过基因敲降或敲除技术来进一步阐明其功能。     

马氏珠母贝Pm-vasa基因的克隆与表达分析

vasa蛋白是DEAD-box家族蛋白的一员,在真核生物原生殖细胞形成过程中起关键作用。本实验利用RACE技术克隆获得了马氏珠母贝vasa基因(Pm-vasa),并对其结构和组织表达模式进行了分析。结果表明:Pm-vasa c DNA序列全长为1 709 bp,其中开放式阅读框1 431 bp、5'UTR 148 bp、3'UTR 131 bp,共编码476个氨基酸,分子量为52.139 k D,理论等电点为6.24。SMART软件分析显示Pm-vasa蛋白具有典型的DEAD-box结构域,且具DEAD-box家族蛋白9个典型保守基序。多序列比对结果表明Pm-vasa与紫贻贝vasa同源性最高,为74%;系统进化分析发现,Pm-vasa与紫贻贝等软体动物聚为一支。组织表达定量分析发现Pm-vasa基因m RNA在性腺中显著高表达。我们的研究结果表明Pm-vasa可能参与马氏珠母贝的性腺发育。     

光棘球海胆seali基因克隆及表达特性分析

seali基因隶属于PIWI超家族, 其编码的RNA结合蛋白在生殖细胞发育过程中发挥重要作用。研究经同源比对从光棘球海胆(Mesocentrotus nudus)性腺转录组数据库中筛选得到seali基因片段, 随后通过cDNA末端快速扩增技术(Rapid amplification of cDNA ends, RACE), 获得其全长cDNA序列。光棘球海胆seali基因cDNA全长3462 bp, 其中3′UTR长度为416 bp, 5′UTR长度为180 bp, 其中3′UTR的加尾信号并非经典的AAUAAA或AUUAAA, 而是较少见的AAUACA。开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)2862 bp, 编码954个氨基酸, 具有保守的PIWI和PAZ结构域, 多重序列比对和系统进化分析结果表明其属于Argonaute家族的PIWI亚家族成员。荧光定量PCR技术检测结果表明, Mnseali基因在光棘球海胆性腺、肠、管足和体腔细胞中均有表达, 在性腺中表达量最高。此外, Mnseali基因为母源因子, 在整个胚胎发育时期均有表达。在卵巢中, 随着卵母细胞的成熟, Mnseali的表达量逐渐升高, 而仅在成熟期的精巢中表达量显著上调。RNA原位杂交结果表明, Mnseali在光棘球海胆性腺的生殖细胞中特异表达, 是光棘球海胆生殖细胞标记基因。该研究为海胆生殖细胞发育相关的研究提供了支撑。     

中华鳖Amh基因的克隆、表达及在雄性分化中的功能初探

为了阐明Amh基因在中华鳖雄性性别分化中的调控作用,本研究对Amh基因进行cDNA序列克隆和表达分析,同时通过慢病毒介导的RNA干扰技术对Amh基因进行了功能验证.RACE结果显示,中华鳖Amh基因的cDNA序列全长为3233 bp,5'非翻译区为997 bp,3'非翻译区为834 bp,可读框为1401 bp,编码466个氨基酸.实时荧光定量PCR结果显示,在成体组织中,Amh基因在睾丸中高度特异性表达;在胚胎发育过程中Amh基因在性别分化启动前的第16期便开始呈现雄性特异性表达,并贯穿此后整个发育时期,而在雌性性腺中则维持非常低的表达水平.在芳香化酶抑制剂诱导的雌性向雄性性逆转胚胎性腺中Amh表达显著上升;在雌二醇诱导的雄性向雌性性腺中,Amh表达则显著下降.RNA干扰实验表明,Amh基因敲低后,ZZ(基因型雄性)胚胎性腺外形和组织结构明显雌性化,皮质区发育,而髓质区高度退化,出现雄性转雌性的性逆转现象;同时雄性分化相关基因Sox9表达下调,而雌性分化相关基因Cypl9al表达则急剧上调.上述结果表明,中华鳖Amh是雄性特异性因子,在早期雄性性别分化过程中是必需的关键基因,本研究为中华鳖性别决定机制研究奠定了基础.     

鲢（Hypophthalmichthys molitrix）肿瘤坏死因子基因的克隆与表达分析

肿瘤坏死因子(TNF)是一种炎症细胞因子,在非特异性免疫系统中发挥着重要作用.TNF由单核细胞或巨噬细胞产生,能直接造成肿瘤细胞的死亡,并参与机体炎症和免疫应答的调节.用RACE(rapid amplification of cDNAends)-PCR方法,从鲢总RNA反转录产物中获得了1 254 bpTNF cDNA全序列.该序列包含394 bp的5'端非编码区,398 bp的3'端非编码区和462 bp的开放阅读框.鲢TNF的开放阅读框编码239个氨基酸,其中包含构成一对二硫键的2个保守半胱氨酸.同时利用RT-PCR技术,对该基因在鲢鱼体内不同组织之间的表达差异进行了分析研究,结果表明鲢TNF mRNA主要在脑、鳃和头肾中表达,肠和脾中有少量表达,而在肝中几乎没有表达.     

vasa基因研究进展

DEAD-box家族基因编码一类ATP依赖的RNA解旋酶。经系统进化分析可将该家族蛋白分为VASA、PL10和p68三个亚家族。其中,vasa基因最先在果蝇(Drosophila melanogaster)中被发现,在许多动物中都已经克隆得到其同源基因,研究显示,vasa基因在生殖细胞系中特异性表达,在许多生物中为生殖细胞形成和配子发生所需。有趣的是在果蝇中VASA蛋白是生殖质的组成部分,而在斑马鱼(Danio rerio)中vasa mRNA才是生殖质的组成部分。本文主要综述了vasa基因及其蛋白的结构、功能、表达和作为原生殖细胞分子标记物的应用等方面的内容,并展望了其研究前景。     

The fate of isolated blastomeres with respect to germ cell formation in the amphipod crustacean Parhyale hawaiensis

Germ cells may be specified through the localization of germ line determinants to specific cells in early embryogenesis, or by inductive signals from neighboring cells to germ cell precursors in later embryogenesis. Such determinants can be produced and localized during or after oogenesis, either autonomously by oocytes or by associated nutritive cells. In Drosophila, each oocyte is connected to nurse cells by cytoplasmic bridges, and determinants synthesized in nurse cells are transported through these bridges to the oocyte. However, the Drosophila model may not be applicable to all arthropods, since in many species of all four extant arthropod classes, gametogenesis functions without nurse cells. In this paper, I use immunodetection of Vasa protein to study germ cell development in the amphipod crustacean Parhyale hawaiensis, a species whose ovaries lack nurse cells and whose eggs lack obvious polarity. Previous cell lineage analyses have shown that all three germ layers and the germ line are exclusively specified by third cleavage. In the present study, I use a molecular marker to follow germ cell development during P. hawaiensis embryogenesis. I determine the capacity of individual blastomeres to form germ cells by isolating blastomeres at early cleavage stages and provide experimental evidence for localized germ cell determinants at the two-cell stage in P. hawaiensis. These experiments indicate that many aspects of early amphipod development, including timing and symmetry of cell division, the transition from holoblastic to superficial cleavage, and possibly some gastrulation movements, are cell autonomous following first cleavage.     

DEADSouth is a germ plasm specific DEAD-box RNA helicase in Xenopus related to eIF4A

DEADSouth was selected in a screen for localized RNAs in Xenopus oocytes. In situ hybridization analysis shows that DEADSouth localizes to the vegetal cortex via the mitochondrial cloud early in oogenesis and segregates with germ plasm during early embryogenesis. These results lend further support for the general concept that the role of the early RNA localization pathway in Xenopus is to localize germ cell components (reviewed in King, M.L., Zhou, Y., Bubunenko, M. , 1999. BioEssays 21, 546-557). Further analysis shows that DEADSouth is a germline specific RNA, found exclusively within the germ plasm of oocytes and PGCs, as well as in male germ cells. Sequence comparisons with DEADSouth show it to be a member of a small sub-family of the DEAD-box RNA-dependent helicases related to eIF4A.     

Centroid, a novel putative DEAD-box RNA helicase maternal mRNA, is localized in the mitochondrial cloud in Xenopus laevis oocytes

In Xenopus species, the early stages of oogenesis take place in the developing tadpole ovary when the oocytes are in a period critical for the organization of the germ plasm (believed to be a determinant of germ-cell fate) and the initial stages of localization of RNAs involved in germ plasm functions. We constructed a cDNA library from the ovaries of stage 64 Xenopus tadpoles with the idea that it will be enriched for oogonia and pre-stage I and stage I oocytes and thus, RNAs involved in oocyte development and germ plasm formation and function. From this cDNA library, we cloned a new maternal localized mRNA which we named centroid. This RNA codes for the protein belonging to the DEAD-box RNA helicase family. Some of the members of this protein family are components of the messenger ribonucleoprotein (mRNP) particles stored in the germ plasm in oocytes of Xenopus, Drosophila and Caenorhabditis species and are believed to play a role in translational activation of stored mRNPs and sorting of mRNPs into the germ plasm. We found that centroid mRNA is localized in Xenopus oocytes by a combination of early and late pathways, a pattern of localization that is very similar to the intermediate pathway localization of fatvg mRNA, another germ-plasm-localized RNA in Xenopus oocytes. Also, centroid mRNA is present in the mitochondrial cloud and in the germ plasm at the surface of germinal granules. This suggests that centroid is involved in the regulation of germ plasm-stored mRNPs and/or germ plasm function.