SSH法分离早期发育相关基因片段

目的:分离和鉴定与小鼠合子基因组激活(ZGA) 以及母源调控向胚胎调控(MZT) 过渡事件 相关的基因片段,为进一步认识ZGA 和MZT 发生的分子机制奠定基础。方法:利用单个植入前 胚胎抑制性消减杂交(SPE2SSH) 的方法,对单个小鼠MⅡ卵母细胞和22细胞期胚胎进行双向消减 杂交;利用cDNA array 对获得的基因片段作进一步的鉴定。结果:从构建的消减杂交库中随机挑 取得31 个克隆,经cDNA array 鉴定发现其中有5 个MⅡ期特异表达的基因片段和9 个22细胞期 特异表达的基因片段,Genbank 检索发现其中10 个片段是首次报道在植入前发育阶段表达。结 论:这些基因片段具有明显的期特异性表达的特点,可能在ZGA、MZT 和胚胎植入前发育过程中 起着重要的作用。     

小鼠单个植入前胚胎cDNA文库的构建及应用

哺乳动物合子基因组激活和植入前胚胎阶段特异性表达基因的研究一直是发育生物学研究的重点。发现和克隆植入前胚胎阶段特异性表达的基因需要有效的方法,阶段特异性cDNA文库的构建和筛选是一种较好的方法。用小鼠单个成熟卵细胞、受精卵、2细胞、4细胞和8细胞胚胎分别构建了cDNA文库。滴度分别为:62×105、83×105、104×106、151×106和162×106。随机挑选了29个克隆并进行了序列分析,结果表明,和已知表达序列标签(ESTs)同源的序列为6552%(1929),未知序列为1379%(429),并发现了2个重复序列。用特异性引物,分别对小鼠持家基因(βactin)和发育特异基因(OCT4)进行PCR扩增,结果表明,所建立的cDNA文库可以反映小鼠胚胎在不同发育阶段整个基因群体的转录活性,为阶段特异性基因的筛选和小鼠早期阶段基因表达模式的研究提供了一种有价值的资源库 。     

小鼠植入前胚胎紧密化相关基因Crg1的克隆

从已获得的运用抑制消减杂交技术(Suppression Subtractive Hybridization,SSH)分离、克隆和筛选代表8-细胞早期胚胎和紧密化8-细胞胚胎差别表达基因的ESTs片段(GenBank登录号：BQ740263、BQ740251)入手,经比较二者的同源性发现这两个EST末端反向互补,拼接成一个cDNA片段,经分析此序列包含一个完整的阅读框,提交给GenBank,登录号为AY134859。根据此序列设计引物从小鼠8-细胞紧密化胚胎cDNA中经PCR扩增出目的片段,克隆入pUCm—T载体后测序而获得全长cDNA,为小鼠植入前胚胎紧密化相关基因Crg1,分析比较证明Crg1基因与AY134859基本吻合。Crg1基因的cDNA全长为810bp,只有一个外显子,编码由150个氨基酸组成,分子量理论值为17．67kD的蛋白质。与最新的小鼠基因组工作草图进行电子杂交,该基因被定位在小鼠的14号染色体上。RT—PCR实验证明在小鼠植入前各个时期的胚胎、小鼠胚胎干细胞中均有表达,在小鼠胚胎成纤维细胞中没有表达。半定量RT—PCR实验证明Crg1基因在紧密化胚胎中表达较8—细胞胚胎高。采用Northern—blot手段分析Crg1基因在成年小鼠的8种组织中的表达情况,结果表明该基因只在小鼠卵巢中有微弱的表达,转录本大小为1．2kh,而在成年小鼠的脑、心脏、肾、睾丸、肝脏、肺、脾等中没有表达。研究表明,Crg1基因可能与小鼠胚胎紧密化及保持细胞的全能性相关。     

斑马鱼中囊胚过渡调控机制

斑马鱼中囊胚过渡(MBT)始于受精卵的第10次卵裂,此时亦伴有细胞周期延长,分裂同步性丧失,合子型基因开始转录活化,胚胎细胞开始具备运动迁移能力等现象。斑马鱼MBT。的发生依赖于胚胎细胞的核质比,胚胎细胞周期中的G1时相则只有在合子型基因组开始被转录活化后才能出现。细胞周期检验点的激活可能也是受转录调控的,但中期检验点对DNA复制抑制状态的响应不仅在MBT前后、甚至在MBT前的不同阶段也可能有具体作用途径的差异。活化的P38蛋白在胚胎中的不对称分布是维持卵裂阶段细胞分裂同步性的关键因素。尽管大规模的合子型基因的表达发生在MBT开始后,也有少数与胚层分化有关的合子型基因是在MBT。前表达的,还有一些既有母型表达也有合子型表达的基因在MBT前后分别参与不同的信号途径来调控胚胎的发育与分化。     

兔胚胎时期特异性基因相关新片段的克隆

阶段特异性基因的表达是早期胚胎发育过程中的重要事件,对植入前胚胎基因表达模式的研究是进一步研究植入前胚胎发育调控机制的前提。本实验利用mRNA差异显示技术来研究兔(Oryctolagus cuniculus domestica)植入前各期胚胎的基因表达差异。在获得的42个阳性阶段特异性表达的基因中,有5个在NCBI和EMBL数据库中没有同源序列,登录EMBL,申请了登录号。这些新基因片段都是桑葚期特异表达的基因,而且在以后的囊胚期也有表达。兔由母源型调控向合子型调控的过渡是在8～16细胞期开始的,在桑葚期开始表达的这些基因片段应该是兔胚胎时期特异性基因。这些基因的克隆将为进一步研究兔的植入前胚胎发育模式奠定基础。     

ZSCAN4在早期胚胎及多能干细胞中的作用及调节机制

含有锌指和SCAN结构域的蛋白质4 (zinc finger and SCAN domain containing 4, ZSCAN4)在2细胞期胚胎以及胚胎干细胞中作为DNA结合蛋白质特异性表达。ZSCAN4能够调控早期胚胎发育过程，在合子基因组激活(zygotic genome activation, ZGA)期间通过促进DNA损伤修复和纠正染色体异常，以维持植入前胚胎的基因组和染色体完整性。在小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)向2细胞样细胞转换期间，ZSCAN4与ATP依赖性染色质重塑因子相互作用，调节鼠内源性逆转录病毒L(murine endogenous retrovirus L, MERVL)增强子的活性，激活周边的2细胞期基因的表达，促进胚胎干细胞向2细胞样细胞的转变。ZSCAN4还能通过降低DNA甲基化水平同时介导异染色质沉默，并促使端粒重组和端粒延伸，保持基因组稳定性，进一步维持多能干细胞的无限自我更新能力和多能性，促进mESCs向胚胎2细胞样细胞转变。此外，ZSCAN4还能在重编程中重新激活早期胚胎基因，显著提高诱导...     

兔植入前移核胚中发育相关基因的差异表达分析

与早期胚胎发育相关的一些重要基因异常表达致使克隆胚细胞核的再程序化过程受阻,是导致动物克隆失败的重要原因.为了分离鉴定再程序化相关基因,我们改进了mRNA差异显示技术,成功地建立了单胚差示技术体系.以不同发育时期的兔克隆胚（MⅡ卵、2细胞、4细胞、8～16细胞克隆胚胎）为材料进行单胚差示, 分离了80个差异片段.经反向RNA印迹验证、亚克隆、序列分析及NCBI GenBank数据库检索, 结果表明：A028片段与CstF3基因有93％的同源性, 在早期胚胎发育过程中的表达有阶段特异性, 该基因在兔克隆胚的早期发育过程中起重要作用.RNA印迹显示：该基因在所检测的组织中,只在卵巢中有表达.这项研究为再程序化相关基因全长的克隆及功能研究奠定了良好的基础.     

哺乳动物早期胚胎的基因表达及其调控

哺乳动物的早期发育包括合子的形成、胚胎基因组的活化和细胞开始分化等。在这段时期,精蛋白被组蛋白取代;二倍体形成后甲基化的单倍体亲本基因组经历了脱甲基作用;母本控制的发育被合子控制所取代。此外,在染色体调节的转录抑制状态形成之后,胚胎基因组活化,但基因的有效表达需要有增强子。这种转录抑制状态的产生很可能发生在染色质结构水平,因为诱导组蛋白过乙酰化可免除对增强子的需求。早期胚胎的mRNA表达模式与在体内或体外成功发育的关系,对确定最佳培养条件和核移植程序是必不可少的。     

筛选代表小鼠植入前胚胎紧密化相关基因的EST

分别收集181及241枚昆明白小鼠8细胞早期胚胎及8细胞紧密化胚胎,采用SMART PCR方法直接合成胚胎双链cDNA.进而运用抑制消减杂交技术(SSH)对8细胞早期胚胎及8细胞紧密化胚胎的基因表达进行研究,并将所获得的差异表达产物按片段大小分段分离纯化后克隆入pUCm-T载体中,经PCR鉴定后挑选阳性克隆进行测序,筛选出27个代表8细胞早期胚胎和紧密化8细胞胚胎差别表达基因的cDNA片段;经与GenBank中收录的序列进行同源性匹配分析,证实其中17个eDNA片段为新的EST,提交GenBank后被接受并给予了新序列编号.这1 7个片段均可能为与紧密化密切相关的新基因的表达片段,为今后进一步克隆新的紧密化相关基因的全长cDNA及后续新基因的结构和功能研究打下基础.通过采用不同长度大小片段分别克隆的方法,可获得较长片段的EST,避免差异表达大片段的丢失.     

TFIID在配子发生和早期胚胎发育过程中的作用

配子发生以及胚胎早期发育过程受严格且有序的基因表达调控。多种转录因子与靶基因结合,激活基因的时空特异性表达,实现受精卵全能性的获得,完成母型基因组转录调控向合子基因组转录调控的转变以及随后胚胎细胞的分化调节。研究表明,TFIID转录因子家族在这些关键阶段起重要作用,在基因转录调节的起始阶段,TFIID转录因子家族成员作为通用转录因子被招募到靶基因的启动子上,与其他转录因子共同形成转录前起始复合物,起始转录。该文总结了TFIID转录因子的结构、作用方式,以及在配子发生和早期胚胎发育中的调控作用。     

Regulation of zygotic gene activation in the mouse

Zygotic gene activation (ZGA) is the critical event that governs the transition from maternal to embryonic control of development. In the mouse, ZGA occurs during the 2-cell stage and appears to be regulated by the time following fertilization, i.e. a zygotic clock, rather than by progression through the first cell cycle. The onset of ZGA must depend on maternally inherited proteins, and post-translational modification of these maternally derived proteins is likely to play a role in ZGA. Consistent with this prediction is that protein phosphorylation catalyzed by the cAMP-dependent protein kinase is involved in ZGA and that protein synthesis is not required for ZGA. Recent results suggest that ZGA may occur earlier than previously thought, i.e. not during the 2-cell stage, but rather in G₂ of the 1-cell embryo. Thus ZGA may comprise a period of minor gene activation in the 1-cell embryo that is followed by a period of major gene activation in the 2-cell embryo. Following ZGA, the expression of constitutively activated genes may require an enhancer.     

"生存还是毁灭",发育还是阻滞--小鼠早胚体外发育2-细胞阻滞产生机制初析

在体外培养条件下,小鼠受精卵往往经一次分裂后就停滞在２－细胞,不能完成到达囊胚的后续发育过程,称作２－细胞阻滞。氧自由基伤害、培养液成分不平衡等外界因素都能引起阻滞。小鼠的２－细胞阻滞现象受细胞质内母型物质制约,具有品系依赖性。在阻滞品系小鼠胚胎的细胞质内可能缺乏某些重要的蛋白因子,在无外源信号的培养体系内不能继续分裂。发生阻滞的胚胎细胞内ＭＰＦ前体物虽然储备充足,但因无法去磷酸化激活而最终导致发     

Delay of ZGA initiation occurred in 2-cell blocked mouse embryos

One-cell mouse embryos from KM strain and B6C3F1 strain were cultured in M16 medium, in which2-cell block generally occurs. Embryos of KM strain exhibited 2-cell block, whereas B6C3F1 embryos,which are regarded as a nonblocking strain, proceeded to the 4-cell stage in our culture condition. It is oftenassumed that the block of early development is due to the failure of zygotic gene activation (ZGA) in culturedembryos. In this study we examined protein synthesis patterns by two-dimensional gel electrophoresis of[35^S] methionine radiolabeled 2-cell embryos. Embryos from the blocking strain and the nonblocking strainwere compared in their development both in vitro and in vivo. The detection of TRC expression, a markerof ZGA, at 42 h post hCG in KM embryos developed in vitro suggested that ZGA was also initiated even inthe 2-cell arrested embryos. Nevertheless, a significant delay of ZGA was observed in KM strain as comparedwith normally developed B6C3F1 embryos. At the very beginning of major ZGA as early as 36 h post hCG,TRC has already been expressed in B6C3F1 embryos developed in vitro and KM embryos developed in vivo.But for 2-cell blocked KM embryos, TRC was still not detectable even at 38 h post hCG. These evidences suggest that 2-cell-blocked embryos do initiate ZGA, and that 2-cell block phenomenon is due not to the disability in initiating ZGA, but to a delay of ZGA.     

Analysis of gene expression in mouse 2-cell embryos using fluorescein differential display: comparison of culture environments

The effect of the oviductal environment on gene expression in 2-cell mouse embryos was examined with mRNA differential display. Embryos used for experiments were cultured in modified Whitten medium with or without oviductal tissue until late 2-cell stage. The results of sequencing indicated that the genes for ATP synthase (ATPase 6), S:-adenosylmethionine decarboxylase (S:-AMDC) and nuclear autoantigenic sperm protein (NASP) were differentially expressed in embryos cultured in the oviductal environment (nonblocking culture condition). The ATPase 6 gene is encoded by mitochondrial DNA and is essential for the production of ATP. This indicates that the expression of ATP synthesis-related genes at the 2-cell stage may be required to maintain normal development in vitro. S:-Adenosylmethionine decarboxylase decarboxylates adenosylmethionine, which is a substrate of DNA methylation. The expression of S:-AMDC may be responsible for the low level of methylation of preimplantation development. As NASP is a histone-binding protein that is thought to be testis and sperm specific, its function in embryos remains unclear. On the other hand, the Tcl1 gene and a novel gene, the c-1 gene, were strongly expressed in embryos cultured without oviductal tissue (blocking culture condition). The expression patterns of these genes are quite similar. However, the detailed functions of these genes in embryos remain to be determined.     

多能性转录因子OCT4和SOX2在体外发育的小鼠2-细胞胚胎的表达与定位

为探讨多能性转录因子OCT4和SOX2在昆明小鼠(Mus musculus)2-细胞胚胎发育过程中与2-细胞胚胎阻滞发生的相关性,本研究应用实时荧光定量PCR技术检测了小鼠卵母细胞及在M16培养液中培养的不同发育阶段体外受精胚Oct4和Sox2基因的表达,并利用实时荧光定量PCR和免疫荧光技术比较了2-细胞胚、2-细胞阻滞胚和4-细胞胚的OCT4和SOX2的表达与定位。采用ANOVA对实验所得的数据进行分析,P0.05被认为是具有显著性差异。研究结果显示,2-细胞胚只有24.8%发育成4-细胞胚,75.2%的2-细胞胚发生了阻滞。Sox2和Oct4的m RNA在MⅡ期卵母细胞、原核胚、2-细胞胚、4-细胞胚、桑椹胚和囊胚中都有表达。Oct4 m RNA的表达水平在4-细胞胚显著高于2-细胞胚和2-细胞阻滞胚(P0.05),Sox2 m RNA的表达水平在2-细胞胚显著高于2-细胞阻滞胚和4-细胞胚(P0.05),而后两者之间没有差异(P0.05)。OCT4蛋白在2-细胞胚和4-细胞胚中与核共定位,但在2-细胞阻滞胚中弥散存在于胞质中。SOX2蛋白在以上3类胚胎中始终定位于细胞核。上述结果提示,转录因子OCT4和SOX2的表达和定位与小鼠2-细胞胚胎发育阻滞相关,母源性SOX2表达的维持对胚胎合子基因组激活(ZGA)的发生具有重要作用,母源性OCT4的异常定位可能影响了合子基因组激活相关基因的激活,而合子中Oct4的表达影响合子基因组激活后胚胎的发育。