心脏发育过程中的细胞命运转变及命运决定

胚胎发育过程中,心脏发生起源于生心中胚层(cardiac mesoderm)。在小鼠早期胚胎(E6.5),上胚体(epiblast)在低浓度Nodal诱导下, Eomes出现并激活Mesp1表达。Mesp1作为主调控者(master regulator),激活一系列生心关键转录因子及生心特异基因的表达,促进生心祖细胞的特化及生心区(cardiac field)的形成。之后的心脏形态发生涉及细胞命运的转变,包括流出道分隔过程中神经嵴细胞向间充质细胞转变、内皮细胞向间充质转变及房室通道发育过程中的内皮细胞向间充质转变。最新的研究表明,流出道在分隔成为主动脉和肺动脉根部之前,其中的细胞命运已经被预先设定。此综述文章重点探讨生心祖细胞特化、细胞命运转变与命运预先设定等方面的新进展,调控机制及争议问题。     

Lrrc10在体外心肌发生过程中的表达研究

Lrrc10是一心脏特异新基因.为探讨Lrrc10在心肌细胞分化过程中的表达,采用DMSO诱导P19细胞分化,建立体外心肌发生模型,显微镜观察细胞形态变化,以心α-MHC和β-MHC作为心肌分化的标志,RT-PCR检测分化过程中各基因的表达.结果 表明,P19细胞经诱导后形态发生明显变化;α-MHC在诱导分化6 d时开始表达,β-MHC在诱导分化8 d时开始表达,表明心肌分化成功.而Lrrc10在诱导分化2 d时就开始表达,提示其功能可能与心肌分化有关.     

抑制NHE1活性对干细胞向心肌分化的影响

Na /H 交换蛋白1(NHE1)在心肌细胞发育过程中发挥重要的调节功能.为深入探索NHEl活性对干细胞向心肌分化过程中产生的影响,采用二甲基亚砜(DMSO)诱导P19干细胞向心肌细胞分化,同时在培养液中添加NHE1抑制荆EMD87580,对诱导后形成的类胚体进行检测.通过细胞形态观察、免疫组织化学染色及检测心肌特异表达基因等方法证明,经诱导形成的类胚体贴壁生长后,会向心肌细胞分化并出现跳动细胞团.而经过抑制剂处理的P19干细胞尽管能够形成类胚体且贴壁培养后细胞仍具有增殖活力,细胞团周边也较整齐,但未出现向心肌细胞分化的现象.这一结果表明,抑制NHE1的活性,能够影响P19干细胞向心肌细胞的分化作用.     

hhlim促进DMSO诱导的P19细胞向心肌分化

为了确定hhlim是否参与胚胎期的心肌分化和发育过程,用可表达hhlim蛋白和hhlim反义RNA的真核表达质粒转染P19胚胎干细胞,经G418筛选得到稳定表达hhlim和hhlim反义RNA的P19细胞克隆后,观察hhlim对P19细胞向心肌分化和发育的影响.结果显示,Nkx2.5和GATA-4在未被外源性hhlim基因转染的P19细胞中不表达.DMSO刺激细胞2天后,GATA-4开始表达,3天后Nkx2.5的表达活性显著升高.hhlim的过表达不但有利于P19细胞的存活和生长,而且还可以使Nkx2.5和GATA-4的表达比对照细胞提前1天.反义hhlim细胞株被DMSO诱导5天后,细胞仍呈集落化生长.同时,Nkx2.5和GATA-4开始表达的时间明显延滞.结果表明,hhlim能促进P19细胞向心肌细胞分化,其作用是通过促进转录因子GATA-4和Nkx2.5的表达而实现的.     

Nodal蛋白的表达、纯化及多克隆抗体制备

斑马鱼心脏发育模型中Nodal编码转录因子调节心脏的左右不对称发育,为了进一步研究Nodal信号途径在心脏发育中的调控作用和心脏疾病发生的分子机制,需要获得斑马鱼Nodal蛋白并制备其抗体.采用从斑马鱼心脏组织中提取RNA,通过反转录得到心脏组织各种表达基因的cDNA为模板,PCR扩增得到Nodal部分编码区序列,然后将其连接到pET-28a载体上获得原核表达.经酶切及测序鉴定后,转化Rosseta细菌,并用IPTG诱导表达融合蛋白,Ni-IDA凝胶柱亲和纯化,将纯化的融合蛋白免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,并用Western blotting检测抗体.获得了Nodal原核表达重组融合蛋白及高效价的特异性兔抗Nodal多克隆抗体,为Nodal功能的进一步研究奠定了基础.     

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。     

myh6蛋白的表达、纯化及多克隆抗体制备

斑马鱼心脏发育模型中,myh6编码是一种促进心室心肌细胞扩张的转录因子。为了进一步研究myh6在心脏发育和心脏疾病发生中的功能,需要获得斑马鱼myh6蛋白并制备其抗体。从斑马鱼心脏组织中提取总RNA,通过反转录得到心脏组织特异表达基因的cDNA,PCR扩增得到myh6部分编码区序列,然后将其连接到pGEx_4T载体上获得原核表达。经酶切及测序鉴定后,转化BL21细菌,并用IPTG诱导表达融合蛋白,谷胱甘肽琼脂糖珠亲和纯化,将纯化的融合蛋白免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,并用Western blotting检测抗体的特异性。结果显示,获得了myh6原核表达重组融合蛋白及高效价的特异性兔抗myh6多克隆抗体,为myh6功能的进一步研究提供了有力的工具。     

果蝇odd蛋白的原核表达及多克隆抗体的制备研究

odd是一个新发现的心脏特异表达基因。为了进一步研究odd在心脏发育中的功能,根据已报道的odd基因序列,以果蝇cDNA文库为模板进行PCR扩增,将所得的odd部分编码区序列连接到pET-28a载体上构建原核表达载体;重组子经酶切测序鉴定后,转化到大肠杆菌BL21菌株,IPTG诱导融合蛋白表达,Ni-IDA凝胶柱亲和纯化,纯化后的His-odd融合蛋白免疫新西兰大白兔以制备多克隆抗体,Western Blot检测抗体活性。结果表明,获得了odd原核表达重组融合蛋白以及高效价的、特异性兔抗Odd多克隆抗体,为后续的odd功能研究奠定了基础。     

单纯疱疹病毒2型潜伏相关转录体ORF1的表达及其抗凋亡作用

旨在研究单纯疱疹病毒2型潜伏相关转录体 (LAT) 开放读码框1 (ORF1) 对放线菌素D诱导的凋亡作用的影响。以HSV-2 333基因组为模板PCR扩增ORF1片段,构建重组质粒pEGFP-ORF1,转染Vero细胞,RT-PCR鉴定ORF1的表达。放线菌素D诱导Vero细胞凋亡,通过荧光显微镜观察凋亡小体,Hochest33258荧光染色观察细胞形态变化,MTT检测细胞活性,流式细胞术检测细胞凋亡率。双酶切和测序确认pEGFP-ORF1构建成功,RT-PCR表明该真核表达载体能在Vero细胞中高效表达。转染了pEGFP-ORF1的Vero细胞经放线菌素D凋亡诱导后,Hochest33258染色显示细胞形态正常。MTT结果表明转染了重组质粒pEGFP-ORF1的Vero细胞经放线菌素D凋亡诱导后Vero细胞活性与未经任何处理的正常对照组相比,无显著差异 (P＞0.05),但高于放线菌素D诱导凋亡的Vero细胞组及与转染空质粒pEGFP-C2且放线菌素D诱导凋亡的Vero细胞组,差异具有统计学意义 (P＜0.05)。流式结果表明,转染重组质粒pEGFP-ORF1且经放线菌素D诱导凋亡组与正常对照组凋亡率差异不显著 (P＞0.05),而显著低于放线菌素D诱导凋亡组和转染空质粒pEGFP-C2且经放线菌素D诱导凋亡组 (P＜0.05)。HSV-2 LAT ORF1具有抗放线菌素D诱导的Vero细胞的凋亡作用。     

蜕皮激素诱导MIIP基因的表达对肝癌细胞增殖迁移的影响

目的:探讨蜕皮激素诱导迁移侵袭抑制蛋白基因(migration and invasion inhibitory protein,MIIP)基因的表达对肝癌细胞SK-Hep-1增殖和迁移能力的影响。方法:采用PCR扩增MIIP基因,连入T载体测序正确后,插入到蜕皮激素可诱导真核表达载体pIND中。将pIND-MIIP和含蜕皮激素受体基因的表达载体pVgRXR以脂质体转染法转染到SK-Hep-1中,经G418和Zeocin双抗生素筛选获得稳定转染细胞株。蜕皮激素Ponasterone A诱导后,采用Western blot检测MIIP表达,CCK-8实验检测细胞增殖,划痕实验检测细胞迁移。结果:蜕皮激素诱导MIIP表达上调后,SK-Hep-1细胞的增殖能力显著下降(P0.05),细胞的迁移能力明显减弱。结论:建立了MIIP基因可诱导表达系统,证实在肝癌细胞SK-Hep-1中MIIP过表达可抑制细胞的增殖及迁移能力。     

The ascidian Mesp gene specifies heart precursor cells

Understanding the molecular basis of heart development is an important research area, because malformation of the cardiovascular system is among the most frequent inborn defects. Although recent research has identified molecules responsible for heart morphogenesis in vertebrates, the initial specification of heart progenitors has not been well characterized. Ascidians provide an appropriate experimental system for exploring this specification mechanism, because the lineage for the juvenile heart is well characterized, with B7.5 cells at the 110-cell stage giving rise to embryonic trunk ventral cells (TVCs) or the juvenile heart progenitors. Here, we show that Cs-Mesp, the sole ortholog of vertebrate Mesp genes in the ascidian Ciona savignyi, is specifically and transiently expressed in the embryonic heart progenitor cells (B7.5 cells). Cs-Mesp is essential for the specification of heart precursor cells, in which Nkx, HAND and HAND-like (NoTrlc) genes are expressed. As a result, knockdown of Cs-Mesp with specific morpholino antisense oligonucleotides causes failure of the development of the juvenile heart. Together with previous evidence obtained in mice, the present results suggest that a mechanism for heart specification beginning with Mesp through Nkx and HAND is conserved among chordates.     

Identification of presomitic mesoderm (PSM)-specific Mesp1 enhancer and generation of a PSM-specific Mesp1/Mesp2-null mouse using BAC-based rescue technology

Bacterial artificial chromosome (BAC) modification technology is a powerful method for the identification of enhancer sequences and genetic modifications. Using this method, we have analyzed the Mesp1 and/or Mesp2 enhancers and identified P1-PSME, a PSM-specific enhancer of Mesp1, which contains a T-box binding site similar to the previously identified P2-PSME. Hence, Mesp1 and Mesp2 use different enhancers for their PSM-specific expression. In addition, we find that these two genes also use distinct enhancers for their early mesodermal expression. Based on these results, we generated a PSM-specific Mesp1/Mesp2-null mouse by introducing a BAC clone, from which only early mesodermal Mesp1 expression is possible, into the Mesp1/Mesp2 double knockout (dKO) genetic background. This successfully rescued gastrulation defects due to the lack of the early mesoderm in the dKO mouse and we thereby obtained a PSM-specific Mesp1/Mesp2-null mouse showing a lack of segmented somites.