斑马鱼胸苷酸合成酶与自身mRNA的相互作用

斑马鱼(zebrafish,Danio rerio)是生物学领域中公认的研究脊椎类生物的模式生物.胸苷酸合成酶(thymidylate synthase,TS)是DNA从头合成的限速酶,多年来一直作为肿瘤化疗的重要靶酶.前期的研究表明,人和大肠杆菌中TS能与自身的mRNA结合,在翻译水平上具有反馈抑制自调控现象.斑马鱼作为药物模型的研究已成为热点研究领域,为了探讨斑马鱼的胸苷酸合成酶的调控规律,以及与人TS的相关性,利用原核表达,纯化获得高均一性斑马鱼TS蛋白,采用凝胶迁移研究了TS和其mRNA的体外结合,采用免疫共沉淀:RT-PCR技术研究了它们在体内的相互作用,实验结果表明,斑马鱼的TS在体内外均与自身的mRNA存在特异性的相互作用.研究说明,斑马鱼和人的TS具有高度生物学过程相关性,为构建斑马鱼抗肿瘤药理模型提供了理论基础.     

斑马鱼模型在药物筛选中的应用

斑马鱼具有子代数量多、体外受精、胚胎透明、可以做大规模遗传突变筛选等生物学特性, 因此成为一种良好的脊椎动物模式生物。随着研究的深入, 斑马鱼不仅应用于遗传学和发育生物学研究, 而且拓展和延伸到疾病模型和药物筛选领域。作为一种整体动物模型, 斑马鱼能够全面地检测评估化合物的活性和副作用, 实现高内涵筛选。近年来, 科学家们不断地发展出新的斑马鱼疾病模型和新的筛选技术, 并找到了一批活性化合物。这些化合物大多数在哺乳动物模型中也有相似的效果, 其中前列腺素E2(dmPGE2)和来氟米特(Leflunomide)已经进入临床实验, 分别用来促进脐带血细胞移植后的增殖和治疗黑素瘤。这些成果显示了斑马鱼模型很适合用于药物筛选。文章概括介绍了斑马鱼模型的特点和近年来在疾病模型和药物筛选方面的进展, 希望能够帮助人们了解斑马鱼在新药研发中的应用, 并开展基于斑马鱼模型的药物筛选。     

MicroRNAs对斑马鱼发育的调控

microRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的非编码小RNA,从单细胞到多细胞真核生物中都广泛存在,在进化过程中高度保守,对动物发育、生理功能及病理过程都具有重要调控作用。斑马鱼(Danio rerio)是现代生物学研究中广泛使用的模式动物,以斑马鱼为模型研究miRNAs可以揭示miRNAs在脊椎动物中的功能。文章就miRNAs整体缺失对斑马鱼胚胎发育的影响及一些miRNAs在斑马鱼早期发育过程中的调控机制进行了综述,从而为探索miRNAs在脊椎动物中的功能及鱼类的生产育种提供理论基础。     

斑马鱼过氧化物还原酶的生物信息学分析

[目的]利用生物信息学方法分析斑马鱼过氧化物还原酶Peroxiredoxin(Prx)家族的结构和功能。[方法]基于NCBI数据库中的BLAST程序,搜索斑马鱼Prx序列,从蛋白质氨基酸序列比对、系统发育、信号肽、跨膜区、二级结构、高级结构及蛋白质相互作用等方面进行解析。[结果]斑马鱼Prx家族有6个成员(Prx1-Prx6),均含有抗氧化活性半胱氨酸Cys,不含有跨膜结构域,仅Prx4含有信号肽。Prx1-Prx4序列同源性大于50%,有共同的祖先。Prx1-Prx5可与硫氧还蛋白相互作用,Prx6可与谷胱甘肽相互作用。脯氨酸、苏氨酸和精氨酸在空间结构上与斑马鱼Prx活性半胱氨酸接近,有利于Prx抗氧化活性发挥。[结论]斑马鱼Prx蛋白结构具有脊椎动物Prx特点,具有潜在的抗氧化生物学活性。     

斑马鱼在新药发现中的应用

在过去20年里,斑马鱼已成为一种重要的模式脊椎动物,在发育、遗传、免疫、肿瘤和毒理等诸多研究领域中被广泛应用。近年来,斑马鱼作为活体模型越来越多地应用于某些生物学过程的药物筛选。通过斑马鱼初步筛选,在药物研发初期可确定化合物的生物学活性、毒性以及副作用等。最近的研究还发现,斑马鱼不仅用于新药筛选,还可用于药物结构的优化。本文重点介绍斑马鱼在新药发现中的应用。     

稀土元素铈对斑马鱼肝脏的遗传毒性

以稀土元素中丰度最大的铈(Ce)为代表污染物,以斑马鱼(Danio rerio)为受试生物,采用RAPD-PCR和MSAP-PCR技术研究Ce对斑马鱼基因组DNA损伤及DNA甲基化的影响。结果表明,不同浓度Ce~(3+)(0、5、10和20μmol·L~(-1))胁迫斑马鱼28天后,Ce~(3+)主要在斑马鱼肝脏中富集(BCF:5.49~9.33),其次为腮(BCF:3.58~4.49)和肌肉(BCF:0.13~0.25);RAPD-PCR分析显示,Ce~(3+)(10μmol·L~(-1))胁迫能够诱导斑马鱼肝脏DNA的损伤;MSAP-PCR分析显示,Ce~(3+)胁迫引起的斑马鱼肝脏基因组DNA甲基化总变化率分别为8.93%(CK)、9.12%(5μmol·L~(-1))、15.56%(10μmol·L~(-1))和28.83%(20μmol·L~(-1)),其中低浓度胁迫下,斑马鱼肝脏基因组DNA去甲基化(D)型显著增加,高浓度下,甲基化(M)型显著增加,DNA甲基化多态性亦随胁迫浓度的增大而变大;测序分析结果显示,这些特异性甲基化条带与zinc finger protein STZ/ZAT10、ABC transporter 1、cell cycle control phosphatase superfamily protein等基因具有较高的同源性;与RAPD标记相比,DNA甲基化标记对Ce~(3+)的胁迫响应具有高敏感性。研究结果深化了对稀土元素生物学效应的认识。     

斑马鱼长链非编码RNA的研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)通常被定义为长度在200 nt以上、无蛋白质编码功能的RNA分子,在基因表达调控中起着关键作用。但近几年研究发现,部分lncRNA也具有编码多肽或蛋白质的能力。研究表明,斑马鱼lncRNA的异常表达会引起其神经系统、免疫系统和循环系统功能的显著变化。现从lncRNA的调控机制与生物学功能、斑马鱼lncRNA在不同发育阶段和不同组织中的表达差异,及其与斑马鱼生理功能的关系等方面进行综述,旨在为斑马鱼长链非编码RNA的研究提供参考。     

斑马鱼幼鱼模型在急性肾损伤研究中的适用性

斑马鱼作为一种新兴的脊椎模式生物,近来被广泛应用于人类疾病研究。斑马鱼幼鱼前肾解剖结构简单,但在组织结构和分子水平上与哺乳动物后肾相似,并具备同样复杂的生物学功能,损伤后的病变反应与人类肾相似,同时斑马鱼幼鱼具有自身特点和优势,是进行肾发育和肾疾病研究的重要模型。本文从斑马鱼幼鱼前肾的生物学特点、幼鱼肾损伤的病变反应机制及在肾损伤研究中的应用优势3方面阐述该模型在急性肾损伤研究中的适用性。     

斑马鱼尿酸氧化酶基因的克隆与原核表达

目的探讨斑马鱼尿酸氧化酶基因的克隆与原核表达的方法,研究重组斑马鱼尿酸氧化酶(ZUO)的理化性质与生物学功能。方法用PCR的方法克隆斑马鱼尿酸氧化酶基因,用pET28a质粒进行原核表达。结果成功克隆了斑马鱼尿酸氧化酶基因并完成了测序鉴定,该基因在大肠杆菌表达系统中得到有效表达且具有体外氧化尿酸的生物学功能。目的蛋白为胞内可溶性蛋白,占可溶蛋白总量的50%左右。最佳诱导条件为27℃16 h,粗酶最佳溶解pH为9.16,在此缓冲液溶解条件下,粗酶比活性为1.94 U/mg。获得的重组ZUO产量达64.8 U/g湿菌,高于直接从动物肝脏组织萃取的尿酸氧化酶。结论斑马鱼尿酸酶基因能在大肠杆菌表达系统中表达,其溶解pH比基因工程表达的重组猪尿酸氧化酶略低,对后续开发痛风治疗新药有利。     

CRISPR/Cas9介导的斑马鱼基因敲入技术研究进展

规律性成簇间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced palindromic repeats,CRISPR)及相关蛋白组成的CRISPR/Cas9系统作为细菌和古细菌一种适应性免疫防御体系,近年被用于多个物种的精准基因编辑。作为重要的脊椎动物发育生物学模式生物,斑马鱼具有发育快、易饲养、繁殖力强和胚胎透明易观察等众多优点,因此以斑马鱼为模型也开展了许多基于基因编辑的相关研究。相较于基因敲除高效的随机突变,精准基因敲入(knock-in,KI)的低效率一直是斑马鱼基因编辑领域的短板。本文综述了在斑马鱼中使用CRISPR/Cas9系统进行基因敲入的相关研究进展,为优化精准敲入效率以及建立斑马鱼疾病模型等方面提供借鉴。     

斑马鱼的质量标准化

斑马鱼在人类发育学研究、疾病动物模型以及生命科学多领域中扮演着越来越重要的角色。作为新兴的实验动物资源,标准化已经成为斑马鱼使用中亟待解决的技术瓶颈和研究发展的必然趋势。本文综述了斑马鱼的研究历史,生物学特性以及质量标准化的研究现状,并对斑马鱼作为实验动物在标准化研究过程中面临的主要问题做了探讨,以期为斑马鱼实验动物资源标准化研究提供有益的参考。     

斑马鱼在放射生物学领域的研究进展

斑马鱼是主要模式生物之一，因其对外界环境敏感，是常用的生态毒理学模型和良好的环境检测活试剂。本文综述了斑马鱼在放射生物学领域的相关研究进展，包括斑马鱼对水中¹³⁷Cs的浓集和排出，γ射线、氚和X射线对斑马鱼胚胎-幼鱼生长发育的影响，电离辐射对斑马鱼多代或隔代的种群效应，以及斑马鱼在辐射防护剂、DNA损伤修复蛋白和放射增敏剂方面的相关研究，旨在为斑马鱼在放射生物学领域的进一步研究提供参考。     

斑马鱼繁殖内分泌学研究进展

作为四大模式动物之一,斑马鱼(Danio rerio)广泛应用于胚胎学、发育生物学、毒理学、分子生物学等研究。但关于斑马鱼繁殖内分泌生理和环境毒理方面的研究少见报道,本文综述了近年来,在内分泌学方面以斑马鱼作为实验动物的研究概况。     

成年斑马鱼脊髓损伤修复中脑gdnf和nos基因的表达

成年斑马鱼(Danio rerio)具有很强的脊髓损伤后自主修复的能力, 但目前其机制不明。为了研究斑马鱼中脑组织对脊髓再生的影响, 文章应用成年斑马鱼脊髓损伤模型, 采用实时定量PCR方法和原位杂交技术, 检测了斑马鱼脑中胶质细胞源性神经营养因子(gdnf)和一氧化氮合酶(nos)基因在脊髓损伤后4 h、12 h、6 d、11 d的表达情况, 展示了这两种基因在斑马鱼脑内不同核团的动态表达变化。结果显示, 成年斑马鱼脊髓损伤后, 神经营养因子gdnf基因在损伤急性期(4 h、12 h)和神经修复期(6 d、11 d)于斑马鱼脑内呈现显著性升高(P<0.05),而一氧化氮合酶基因nos的表达于损伤急性期显著性升高 (P<0.05), 随后下降, 并在修复期 (11 d)显著降低(P<0.05)。这表明, 脊髓损伤后, 高表达gdnf基因同时低表达nos基因的脑环境给脊髓损伤提供了良好的神经再生微环境, 从而可能促进轴突的再生长及运动能力的恢复。     

斑马鱼notch3基因真核表达载体的构建及其表达分析

为了进一步研究notch3基因在斑马鱼中的功能,构建了斑马鱼notch3真核表达载体并在真核细胞中成功表达.其中斑马鱼notch3基因编码序列(coding sequence,CDS)从NCBI的在线数据库中获得,根据序列克隆其胞内段(notch intracellular domain,NICD),接着利用同源重组技...     

斑马鱼行为学实验在神经科学中的应用

斑马鱼作为新型模式动物的优势正在逐渐被人们所认识,其应用的领域也越来越宽广．斑马鱼在神经生物学中的应用,除了在发育方面比其他模式动物更具优势外,在行为学方面的应用也更加丰富．由于斑马鱼幼体在受精后前两天通体透明,眼睛大小占到大脑体积的二分之一以上,成鱼昼夜节律明显,对光反应强烈,因此斑马鱼在视觉领域应用的优势十分明显．斑马鱼的嗅觉、听觉器官都在体表可见,可以很容易地用行为学实验手段对嗅觉和听觉功能进行检测．斑马鱼习性好动,利用斑马鱼进行运动方面的行为学观察也非常便利．斑马鱼具有群聚习性,在社会生物学研究方面正得到越来越多的关注．斑马鱼行为学是一种比较简单而又有效地分析神经整合功能的方法,并形成了许多相关的实验模型．     

细胞自噬在斑马鱼中的研究进展

细胞自噬是一种维持细胞内稳态的重要方式,并被发现与许多人类疾病相关。由于其具有重大的理论研究价值和潜在应用前景,是近年来生命科学领域的热点之一。细胞自噬的功能与机制在物种间是高度保守的,对它的研究已在多种模式生物中展开。斑马鱼是一种常用的脊椎模式动物,具有影像学、遗传学和发育生物学等学科研究的优势,也可用于高通量药物筛选,是研究细胞自噬的理想材料。目前在斑马鱼中展开的细胞自噬相关研究取得了很多进展。本研究首先简要地描述了自噬的发生过程,重点综述应用于斑马鱼中的自噬检测方法,以及利用斑马鱼模型进行的与自噬相关人类疾病的研究。     

基于模式生物斑马鱼Nrf2的相关研究进展

Nrf2/ARE信号通路是大多数生物体内抗氧化应激反应、抵抗内外界刺激的关键通路,在抗炎症、免疫、抗肿瘤、抗凋亡、神经保护等方面起着重要的作用。斑马鱼作为一种常见的模式动物,广泛地应用于发育生物学、遗传学和毒理学等研究领域。研究表明转录因子NF_E2相关因子2(NF-E2-related factor 2,Nrf2)不仅在哺乳动物体内存在,也在斑马鱼体内存在并且高度保守,并在抗氧化应激反应中发挥着重要作用。本文通过对斑马鱼Nrf2的结构、生物学功能及其信号通路等方面的最新研究进行阐述,以期为Nrf2及其信号通路引发的相关疾病的预防和治疗提供新的思路。     

基于在线生物监测系统的氨氮胁迫下斑马鱼行为响应

研究基于四级阻抗技术的在线生物监测系统, 参照国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)中对 Ⅰ 类和 Ⅳ 类地表水氨氮质量标准的限值分类, 探究 0.15和1.5 mg/L氨氮胁迫下 15d 内斑马鱼(Danio rerio)行为响应, 为环境胁迫下斑马鱼的行为响应提供数据支撑。实验采用斑马鱼游动强度和速率综合行为强度来反映其行为变化, 对实验数据进行 SPSS 差异性分析、自相关分析(Autocorrelation)和自组织神经网络(Self-organization mapping net, SOM)分析。研究结果: (1)在对照组中, 行为强度数据平均值为0.69±0.13, 光周期行为强度数据(0.73±0.13)高于暗周期(0.66±0.14; P<0.01), 且光暗周期差异值为10.61%; 在氨氮胁迫组(NH₃-N, 0.15和 1.5 mg/L)实验中, 斑马鱼行为强度平均值分别为0.68±0.09和0.64±0.09, 差异值分别为 7.6%和 18.64%, 与对照组相同, 光周期行为强度明显高于暗周期(P<0.01), 证明斑马鱼的昼夜节律性。(2)在氨氮胁迫下斑马鱼行为响应最显著的特点是行为活动遭到抑制。低浓度胁迫轻微抑制, 高浓度胁迫严重抑制。在有效氨氮浓度下, 浓度越高, 抑制作用越明显(P<0.001)。(3)斑马鱼行为响应具有显著的昼夜节律现象。Autocorrelation 中正负相关峰值交替性出现, 总体表现出较为良好的对称性和以 24h 循环的周期性, 通过SOM 分析, 大部分行为强度数据与光暗周期时间分布相匹配, 说明斑马鱼的昼夜节律现象。研究表明斑马鱼行为响应具有明显的昼夜节律现象, 光周期行为强度高于暗周期, 周期为 24h 左右; 在氨氮胁迫下斑马鱼行为强度遭到抑制, 在有效氨氮浓度下浓度越高, 抑制作用越明显, 出现时间节点延迟和聚类分析异常的现象。研究使用第三代在线生物行为监测系统, 其灵敏性和精确度显著提高, 能够实时准确反映氨氮胁迫下斑马鱼的行为响应变化, 也表明在线生物监测技术在水生生物行为学研究中发挥着不可或缺的作用。     

斑马鱼DrSpin-1基因的克隆和特征分析

Spin蛋白家族是具有Spin/Ssty保守结构域并在配子发生过程中发挥关键作用的一类分子。研究利用简并引物PCR,从斑马鱼成熟卵母细胞SMART cDNA文库中筛选到260 bp的DrSpin-1和DrSpin-2部分序列,经序列同源性比对,斑马鱼DrSpin-1的部分氨基酸序列与银鲫CagSpin一致性高达81%。利用RACEPCR从该cDNA文库中获得斑马鱼DrSpin-1的全长cDNA序列。序列分析表明,DrSpin-1全长cDNA为1082 bp,开放阅读框771 bp,编码257个氨基酸,具有三个Spin/Ssty保守域,8个可能的磷酸化位点,初步确定斑马鱼DrSpin-1是Spin基因家族成员。斑马鱼DrSpin-1蛋白与已报道的鱼类Spin蛋白多重序列比对表明,DrSpin-1蛋白与银鲫CagSpin蛋白同源性最高。可以推测克隆得到的斑马鱼DrSpin-1与已知功能的银鲫CagSpin具有相近的表达谱和生物学功能,可能在配子发生和受精过程中发挥重要作用。