斑马鱼ca15b的克隆及在原始生殖细胞中的特异表达简

高保真PCR克隆获得了ca15b基因的全长,利用胚胎整体原位杂交等技术研究了ca15b基因在斑马鱼早期发育过程中的动态表达。结果发现,ca15b在斑马鱼早期发育过程中存在显著的原始生殖细胞(Primordial germ cell,PGC)特异表达模式。ca15b是一个母源性表达的基因:在分裂期的胚胎中,其mRNA集中分布于位于分裂沟的生殖质(Germ plasm);从囊胚期开始,可以观察到其在PGC中的特异表达;在原肠胚中,其mRNA在体细胞中急剧降解,仅特异表达于PGC,这一表达特征一直持续到受精后1d的胚胎。将体外合成的包含5′UTR和3′UTR的ca15b全长mRNA注射到斑马鱼胚胎后,仅能增强原肠期之前胚胎中ca15b的整体杂交信号;在原肠胚期之后,注射的mRNA在体细胞中快速降解。这提示在ca15b mRNA上可能存在某种转录后调控其在早期胚胎体细胞中降解而在PGC中稳定存在的机制。     

两种密码子优化的Cas9编码基因在斑马鱼胚胎中基因敲除效率的比较

为在斑马鱼中获得特异且高效的基因敲除,多个实验室独立人工合成了序列彼此不一的Cas9 cDNA序列,并克隆入不同的体外转录载体。本文选取两种斑马鱼密码子优化的Cas9编码序列(zCas9_bz和zCas9_wc),对斑马鱼胚胎中的7个基因(外源egfp及内源chd、hbegfa、th、eef1a1b、tyr、tcf7l1a)分别进行敲除,通过PCR产物测序、克隆测序和表型分析比较了两种Cas9的敲除效率。结果发现,zCas9_wc在各种情况下都显现出较高的敲除效率,而zCas9_bz的效率相对较低。     

斑马鱼ints12的CRISPR/Cas9敲除及其对UsnRNA剪接的调控

整合因子(Integrator)复合体通过调控UsnRNAs(U-rich small nuclear RNAs)的转录成熟过程, 影响pre-mRNA的内含子剪切, 对生物体内形成成熟mRNA有重要作用。但是在脊椎动物中, 整合因子复合体的表达调控及其发育功能研究尚十分缺乏。研究利用斑马鱼(Danio rerio)模型, 通过CRISPR/Cas9技术构建了ints12 (Integrator subunit 12)的基因敲除品系, 得到了2种缺失不同碱基的突变品系。在ints12的合子突变体(Zints12)中, 通过荧光定量PCR分析, 发现UsnRNA的3′box剪切存在缺陷。与同龄的野生型斑马鱼相比, Zints12体型偏小且表现为全雄。进一步研究发现, 在Zints12成体中, 细胞增殖相关因子出现显著下调表达, ints12自身pre-mRNA的加工也出现内含子滞留, 表明ints12对自身mRNA的剪切存在一个“自循环”式的调控模式。研究获得了斑马鱼的ints12基因敲除纯合突变体并发现ints12通过调控UsnRNA的剪切参与斑马鱼的个体生长和发育。     

抑制Ligase4或Xrcc6活性增强斑马鱼原始生殖细胞中DNA同源重组的效率

利用斑马鱼作为体内模型, 研究旨在提高斑马鱼原始生殖细胞(Primordial germ cells, PGCs)中同源重组(Homologous recombination, HR)的效率。首先, 将UAS:mRFP-nos1载体显微注射到Tg (kop:KalTA4) 转基因胚胎中标记转基因PGCs, 结果表明筛选PGCs特异表达mRFP的胚胎能够相对提高转基因的生殖系传递效率。随后建立了PGCs中HR效率的评估体系, 并且证明抑制DNA ligase IV(Lig4)和Xrcc6(曾用名Ku70)的活性不但在全胚胎水平, 而且在PGCs水平都能够显著提高HR的效率。研究表明Tg (kop:KalTA4) 转基因品系是开展HR介导的基因打靶的一个有效平台。       

团头鲂nanos3基因的克隆鉴定

为了标记团头鲂(Megalobrama amblycephala)的原始生殖细胞(Primordial Germ Cells, PGCs), 首次克隆并鉴定了团头鲂nanos3基因(mananos3)。mananos3全长1027 bp, 包括48 bp 5′UTR (5′untranslated Region), 490 bp 3′UTR和489 bp开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)。该基因编码162个氨基酸。通过序列比对发现Mananos3蛋白和其他物种Nanos蛋白一样, 存在一个保守的RNA结合功能域, 该功能域包含一个锌指基序(Motif)。系统发育树结果显示, Mananos3与鲤(Cyprinus carpio)的Nanos3最为相近。半定量和定量PCR结果表明, mananos3具有较高的母源表达, 并在胚胎发育早期高量表达, 而在1000细胞期之后表达量逐渐降低。在成体组织中, mananos3仅在卵巢中检测到表达。mananos3和斑马鱼(Danio rerio) nanos3 (zfnanos3)的3′UTR均可以介导绿色荧光蛋白特异标记团头鲂和斑马鱼胚胎发育早期的PGCs, 但是mananos3的3′UTR能够更特异地标记团头鲂的PGCs。通过比对mananos3和zfnanos3的3′UTR发现, mananos3 的3′UTR中有一个非经典的miR430识别位点(GCACTA)。通过对该位点的突变研究证实其有利于nanos3在非PGCs组织中的降解。综上所述, 团头鲂mananos3的3′UTR序列中的非经典miR430识别位点(GCACTA)可能与介导报告基因在PGCs中特异表达相关。     

生长激素/催乳素家族配体和受体成员在斑马鱼早期胚胎中的表达比较和交叉活性分析

为了进一步研究GH/PRL家族信号通路在鱼类早期胚胎发育中的作用, 研究以斑马鱼为模型, 通过Real-time PCR技术和原位杂交技术刻画并比较了GH/PRL家族成员及其受体家族成员在胚胎发育早期的表达模式。结果发现, 在配体家族成员中, 生长激素（Growth hormone, GH）和生长催乳素（Somatolactin, smtl）存在母源表达, 在受体家族成员中, ghra、ghrb存在母源表达。利用荧光素酶分析spi2.1启动子活性的结果初步证明, 在斑马鱼早期胚胎发育中, 各配体家族成员与GHRa之间可以发生广泛的互作。这一系列结果对于我们认识GH/PRL家族信号通路在斑马鱼早期发育中的作用具有重要的指导意义。