Pax基因功能及其选择性剪接的研究进展

Pax基因家族编码的蛋白是一组极为重要的转录调控因子,在胚胎发育的器官形成中扮演重要角色,其主要功能包括：调控细胞增殖、促进细胞自我更新、诱导前体细胞定向转移以及改变特异细胞系的分化方向。目前已知,Pax基因的非正常表达是多种先天性疾病的主要诱因。Pax基因的选择性剪接体通常具有一定的空间特异性,每种剪接体都有其主要作用的靶位和信号通路。文章简述了Pax基因的相关背景知识,详细介绍Paxl—Pax9调控在胚胎组织发育中的各项功能,并列举了现已确定的Pax基因在不同物种中的选择性剪接产物。     

Pax基因家族在果蝇发育过程中的调控作用

Pax是一个在进化上相当保守的基因家族, 它们编码的产物是一组极为重要的转录调控因子, 并存在于从果蝇到人类的各种生物体中, 参与细胞内信号传导通路的调控, 在胚胎发育过程中对细胞分化、更新、凋亡起重要的调控作用, 影响器官和组织的形成。果蝇中已发现10个Pax基因家族成员, 它们对果蝇胚胎发育及成虫组织器官的分化有非常重要的调控作用。文章结合最新的研究进展, 就果蝇中Pax基因的结构、表达模式和主要功能做一简要综述。     

Pax7基因在C 2C12细胞内的表达及诱导失活(简报)

配对框(Paired box)首先是在果蝇的分节基因中发现的一段DNA保守序列,编码能与DNA特异结合的一个蛋白质结构域。这些序列在进化中有一定的保守性,在许多种生物基因组内存在,其中包括小鼠和人。至今为止,在小鼠中分离到九个含配对框的Pax基因,按基因发现时序,分别定名为Pax 1至Pax 9。Pax 7是其中的一个成员,它不但含有配对框,还含有八肽结构(Octapeptide)和     

DNA与个体发育调控(4)

控制细胞命运的信息分子可以在细胞之间扩散,在较大程度上影响众多细胞的命运,是较高层次的指挥。但要形成各种具体的生物结构,例如昆虫的复眼、翅膀、触角和腿,还需要具体的相关基因完成这项工作。Hox家族和Pax家族的基因就专门负责控制此类相关基因,它们能够动员起为建造一个具体器官所需要的全部基因来完成器官的建造工作。这些基因的历史非常久远,从简单的多细胞动物到人都使用这些基因。     

舌的发育及其调控机制

舌是参与咀嚼、吸允、吞咽、发音等功能的重要器官。舌发育异常会导致无舌、小舌、舌裂、结舌、巨舌症、腭裂等严重的先天舌发育缺陷疾病。发育完全的舌由肌肉组织、结缔组织、黏膜组织及血管组成。调控舌发育的基因有Pax3/Pax7、Dlx基因家族、TGF-β家族和FGF等,同时还受Shh与Wnt等信号通路调控。舌发育分子调控机制的研究对相关舌发育畸形疾病的诊断与治疗有重要意义。     

小鼠内耳发育核心转录因子的保守性及调控网络的比较分析

在脊椎动物内耳发育中, Six1、Six4、Pax2、Pax8、Foxi1、Dlx5、Gbx2、Irx2/3、Msx1等基因作为核心调控基因参与听基板的诱导过程。文章通过生物信息学方法, 对小鼠内耳发育的核心转录因子进行保守性分析并研究其相互调控关系, 得到小鼠内耳发育过程中核心转录因子的基因调控网络。与文献中已知的小鼠内耳发育基因调控关系相比, Pax2、Pax8、Foxi1、Dlx5基因在内耳发育中仍然起主要调控者的角色, Six1则处于被多个转录因子调节的地位, Gbx2、Irx2/3、Msx1在调控网络中也起到重要作用。对出现的差异进行了合理的分析, 同时结合构建的调控网络预测了可能存在的Msx1对Six1、Gbx2的调控作用。序列预测结果也发现了一些新的调控关系, 所涉及的转录因子包括Sox5、Lhx2、Rax、Otx1、Otx2、Pitx1、Pitx2、Nkx2-5、Irx4、Irx6、Dlx2、Hmx1/2/3、Pou4f3、Pax4、Tlx2。文章为深入了解内耳发育调控机制提供了基础信息。     

Pax2在肾脏发育和肾疾病中的调控作用

配对盒基因2(Paired box2,Pax2)是肾脏发育中重要的转录因子,在前、中、后肾发育的全过程表达,集中分布在发育的各级小管和间充质成分,具有特定的时空特性。研究表明Pax2与多种调节肾脏发育的因子Gdnf、Ret、SHH、Wnt4及Fgf等相互作用,共同精准诱导生肾索形成,前/中肾管的形成及分化,输尿管芽的发生及分支,肾单位的诱导分化。Pax2的变异导致多种先天性肾脏及输尿管发育畸形,最易发生在肾-视神经盘缺损综合征。在肾细胞癌、Wilms瘤和多种肾小球及肾小管获得性疾病中存在Pax2的异常表达,其诊断和治疗价值将是今后研究的重点。文章主要对Pax2的分子结构、在肾脏发育和肾疾病的表达及调控进行了综述。     

发育异常机理的某些研究进展

阐明化学物致畸等发育毒性的作用机理,对建立人类畸或发育毒物的鉴定手段和防治工作都有重要意义。近年来随着发育基因或发育调控基因的发现和功能的阐明,发育异常的机理研究也取得一些突破。本文简要概述了几个主要进展。长期以来,一直认为哺乳动物发育的着床前胚胎阶段是诱发实验性先天畸形的不敏感期。因此,现行化学物致畸性测试均规定在胚胎着庆后的器官形成期给予受试物。然而,近年来的研究发现,在着床前期给予某些化学物可导致胎儿畸形、生长发育迟缓和出生后行为功能异常等发育毒性,这对传统的概念是一个大的冲击,即胚胎早期可能也是致畸等毒性的敏感期。如果确实如此,将意味着现行化学物致畸性测试方案需修改,而且以往常的机理现有两种假设,一种是甲基亚硝酸脲的研究认为,胚泡阶段发生了微小的非致死性突变;另一种是基于环氧乙烷等化学物对受精卵的损伤,原发性损害是非遗传性的,是由于干扰早期胚胎基因表达的原定程序。据估计,人类胚胎至少有60％在出生前死亡,其中大多发生在妊娠早期,只有约15％在着床后死亡,但长期以来对出生前死亡的原因所知甚少,仅知道流产儿中染色体畸变率高。近年来通过基因的插入突变和基因打靶使某一基因失效等方法,发现某些基因损伤可导致不同阶段胚胎发育异常和死亡。通过分析揭示：只有少数发育障碍可导致胚胎和胎儿死亡。着床前小鼠胚胎主要由于影响了胚胎完成着床前发育和形成能生成囊泡的能力而致死。器官形成早期胚胎由于中胚层不发育或不能发育成一个正常功能的心脏,或由于不能建立和维持胚胎血循环而致死。而早期或中期胎儿主要由于心脏发育缺陷不能形成心血管特环而致死;由于卵黄囊造血功能和卵黄囊过渡到肝脏作为造血器官的障碍也可使胎儿致死。很多胚胎器官或系统的发育异常不危及胚胎或胎儿的存活,这些结果对探讨人体出生前死亡的原因和发育异常的机理均有重要参考价值。以往研究发育异常时仅观察革一发育基因的改变,实际上先天缺陷是众多基因改变的结果。近期有人观察了致畸物苯妥因作用后一组与神经系统和颅面发育有关基因的变化,首次观察到转录模式中有多种基因的变化。认为基因表达的协调变化,无论是轻微或是显著地干扰正常形态发生程序,都与选择性先天缺陷的发生有关。这为今后的研究提供了一种新思路。     

过表达Msx1、Pax9和Bmp4对牙髓干细胞牙向分化的影响

在组织工程研究领域中,利用干细胞进行牙齿再生是一种途径。目前,研究认为牙齿的发育过程是上皮与间充质相互诱导的结果,利用干细胞进行再生牙齿时也需要有上皮源性和间充质源性干细胞的参与。牙髓干细胞是牙齿自体的干细胞,具有多向分化潜能,在牙齿再生中是一种理想的间充质源性干细胞。该研究通过慢病毒介导在牙髓干细胞中分别过表达人Msx1、Pax9和Bmp4基因,研究其对牙向分化的诱导潜能。过表达这三个基因均能显著提高牙髓干细胞碱性磷酸酶的水平,并且促使牙髓干细胞表达成牙本质细胞标志蛋白——牙本质涎磷蛋白、骨钙素、骨桥素和形成钙化组织。但在诱导牙向分化的能力上,三个基因有一定的区别。过表达Msx1基因对牙髓干细胞体外诱导牙向分化能力最为明显,其次是Bmp4基因,过表达Pax9在促进牙髓干细胞表达骨桥素和钙质形成上不是很显著。     

家蚕BmRpt4基因在翅膀发育中的功能研究

【目的】研究分析编码蛋白酶体调控复合物亚基基因BmRpt4(Regulatoryparticletriple-A ATPase4,BGIBMGA010794)在家蚕翅膀发育过程中的功能。【方法】利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,将BmRpt4的gRNAs和Cas9mRNA直接注射到家蚕胚胎中,观察G0代家蚕个体雏翅率,并分析雏翅个体中BmRpt4基因突变情况。【结果】经统计,对照组G0代家蚕个体均表现为正常翅,而实验组注射BmRpt4的gRNAs和Cas9 mRNA后,G0代约66.7%家蚕个体表现出小翅表型。在分子水平上对小翅表型个体进行检测,发现BmRpt4基因在两个gRNA及其之间位置均有不同长度片段的缺失或者插入,说明在这些突变个体中BmRpt4基因被不同程度的敲除,从而其功能缺失,导致出现小翅表型。【结论】该研究结果表明编码蛋白酶体调控亚基的BmRpt4基因在家蚕翅膀发育中具有重要作用,为蛋白酶体在生物组织器官发育中调控作用研究提供重要实验依据。     

雷州黑鸭胚胎期骨骼肌发育表达与功能分析

为保护雷州黑鸭优异的肉用性能,并开发利用这一珍贵的种质资源,研究选取雷州黑鸭为实验素材,对其胚胎期胸腿肌进行组织切片观察,并采用q RT-PCR与Western blot试验方法检测了Pax3、DCN和MSTN等基因在8、13、18、23和28胚龄胸腿肌中的发育性表达规律。同时用q RT-PCR法检测了雷州黑鸭28胚龄时Pax3、DCN和MSTN基因在各组织中m RNA的差异性表达量。胸腿肌组织切片观察雷州黑鸭胚胎期腿肌的发育明显早于胸肌;荧光定量PCR结果显示,雷州黑鸭Pax3、DCN和MSTN基因在各阶段胸腿肌中的相对表达量在23和28胚龄期最高,显著高于其它胚龄(P0.05);雷州黑鸭28胚龄时各组织中Pax3、DCN和MSTN基因在胸肌和腿肌中的表达显著高于其他组织(P0.05);Western blot结果表明,在胸腿肌中Pax3、DCN和MSTN蛋白的表达量在8胚龄期最低,在23胚龄时表达量显著高于其它胚龄(P0.05),达到高峰。结合切片图对比表达模式的分析表明在肌纤维的形成以及生长发育过程中,Pax3、DCN和MSTN基因对骨骼肌的生理特性起到决定性作用,在雷州黑鸭胚胎期骨骼肌发育过程中的不同阶段调控着早期胚胎中前体肌细胞的分化、增殖、促进肌纤维的形成。     

鲤鱼中Sox9b基因的克隆和表达

Sox9基因是一个重要的转录调控因子,参与性别决定及软骨等多种组织和器官的发育过程。本研究利用简并引物扩增鲤鱼基因组DNA,首次发现在鲤鱼中存在两种形式的Sox9基因。二者在保守盒区编码的氨基酸序列相同,并都存在一个内含子,但内含子序列差异很大,分别长704bp和616bp。在此基础上采用RACE技术克隆了鲤鱼Sox9b基因的5’端和3’端,通过拼接获得了2447bp的全长cDNA序列。编码428个氨基酸。其中96—174位共79个氨基酸为HMG保守盒。将鲤鱼Sox9b基因与三刺鱼等九种动物的氨基酸序列相比较发现。它们的同源性高达75％以上,显示soz9基因在进化中较保守。应用半定量RT—PCR技术对成体鲤鱼不同组织中Sox9b基因的表达进行了分析。结果表明该基因广泛表达,尤以脑及精巢中表达最为丰富。     

MADS-box基因在植物发育中的功能

MADS-box基因是一类序列特异的调节基因家族,是同源异型基因。它编码的蛋白质是一类转录因子,在植物的发育尤其在花器官的发育调控中起作用。文章介绍MADS-box基因调控植物开花的作用模式、MADS-box基因间的相互调控以及MADS-box基因功能的研究进展。     

Pax3对神经细胞中的转录调控作用的实验研究

摘要 目的：探讨Pax3的过表达对Neuro-2a细胞中转录本的表达影响,初步分析Pax3对Neuro-2a细胞可能的转录调控作用。方法：反复冻融裂解法获取Pax3过表达腺病毒后将神经瘤母细胞系Neuro-2a传代培养,而后将Pax3过表达腺病毒和传代培养后的Neuro-2a细胞加入到同一培养皿中,蛋白质免疫印迹（Western blot）检测过表达Pax3蛋白的Neuro-2a细胞（Pax3过表达组）和对照组（NC组）Neuro-2a细胞的Pax3蛋白表达水平,实时荧光定量PCR（qRT-PCR）法检测Pax3过表达组和NC组Neuro-2a细胞的Pax3mRNA水平,Trizol法提取Pax3过表达组和NC组Neuro-2a细胞的总RNA,然后进行全转录本测序,最后将选出的有差异性的基因使用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）验证。结果：与NC组相比,Pax3过表达组的Pax3蛋白和Pax3mRNA表达水平明显升高（P＜0.05）;Pax3过表达组中发现了1045个基因表达上调,1313个基因表达下调。通过qRT-PCR验证发现在Pax3过表达组中Nppb和Chrna5表达水平上升（P＜0.05）,Arhgap5、Rock1、Rif1、Brca2、Prkg2和Stag2表达水平下降（P＜0.05）。结论：Pax3过表达腺病毒感染Neuro-2a细胞后,其蛋白和mRNA表达水平均升高,Rock1、Rif1和Stag2可能作为Pax3的下游靶点参与调控Neuro-2a细胞周期和干细胞特性。     

let-7 microRNA调控动物器官发育的研究进展

微小RNA（microRNA,miRNA）是一类在进化上高度保守、长度约20～24 nt的小分子非编码RNA,能通过与靶基因3′非翻译区相结合从而抑制靶基因的翻译或降解靶基因。let-7 microRNA是发现较早的一类miRNA,最早在线虫中发现能调控细胞分裂的时序。此后大量证据表明,let-7参与动物多个器官发育的调控过程,并与人类疾病发生密切相关。该文综述了近年来let-7调控动物脑、神经及心肺系统等器官发育的研究成果,初步阐述了let-7调控动物器官发育可能的作用机制,以期为深入研究let-7的功能奠定基础。     

鸟类仍保留牙齿发生定位的分子机制

众所周知现代鸟类不长牙齿,而其侏罗纪和白垩纪的祖先则长有牙齿,然而,在发育中鸡胚口腔中却残留着牙齿发生的原基,在形态上与哺乳动物臼牙牙原基极为相似,现代鸟类的胚胎组织是否具有牙齿发育的潜能,目前已有不少研究者对这一问题进行了探讨,Kollar和Fisher等人将鸡胚胎下颌靠近口腔面的上皮与小鼠的牙间充质进行组织重组实验,并植入小鼠眼球中作intraocular grafting培养,他们的实验结果表明重组后的组织块可以发育形成牙齿的结构,包括形成成釉细胞（ameloblast),并能分泌釉质,Kollar等认为在进化进程中鸟类牙齿的消失并非由于口腔上皮中有关釉质合成的遗传信息的丢失,而是牙齿发育过程中的组织之间所必须的相互作用（次级诱导）受阻而造成的。Lemus和Fuenzalida等人的实验结果进一步证实了这一结论。他们用鹌鹑胚胎躯体的上皮组织与蜥蚁或兔子的牙间充质重组后,用鸡胚绒毛进行培养,得到了发育很好的牙齿结构,发现鹌鹑的上皮细胞也可以分形成釉质细胞,并分泌牙釉质,Cummings将鹌鹑胚胎的牙上皮组织与小鼠胚胎的牙间充质组织重组后也得到类似的结果。根据小白鼠牙齿发育中已知的调控分子信号通路,我们曾对鸟类不长牙齿的分子机制进行了研究,我们的研究发现鸟类牙组织仍保留与哺乳动物早期牙齿发生相类似的信号通路,能表达相关的基因并产生相应的信号分子,鸟类牙齿发育停滞在牙原基时期的可能原因是Bmp4不在预定牙上皮组织中表达,导致发育信号的传递受阻,因此,鸟类胚胎的牙原基组织是一个很好的实验模型,用于研究上皮与间充质组织之间的相互作用,导致器官发育的分子机制。在本研究中,我们又进一步对鸡胚发育中与牙原基定位的有关分子信号通路进行了研究,研究证实了,与小白鼠的发育相似,在鸡胚发育中,在任何可见的牙齿发生了形态变化出现之前,Pax9作为预定牙间充质的标记基因（Fig.1),利用体外器官培养,组织重组和原位杂交等方法,证实了Pax9在下颚间充质中的定位表达是由其上方上皮中的两种信号分子所决定（Fig.2),其中FGF8诱导Pax9的表达（Fig.3).而BMP4则抑制该表达（Fig.4)。通过这两种信号之间的诘抗作用决定了间充质中Pax9的表达部位,亦即牙原基的发生部位,因此,与小白鼠相似,在鸟类中牙原基的发生部位是由两类具有诘抗作用的信号分子所决定的,本研究结果进一步证实了在鸟类胚胎发育过程中仍保留与牙齿发育有关的早期信号通路。     

MicroRNA调控机制及在脂肪形成中的作用

MicroRNA(miRNA)是近几年发现的一类通过转录后调控机制对基因进行调控的非编码的短链RNA,广泛存在于真核生物。miRNAs在个体时序性发育、细胞增殖分化和凋亡、器官发育、脂肪代谢等许多生物发育过程中起着重要作用,并与肿瘤等疾病发生发展密切相关。近年来对miRNA的研究证实,大量miRNA参与脂肪组织发育相关的许多生物学过程调控。主要涉及miRNA的生物合成、调控靶基因转录后表达的机制(如降解mRNA序列、阻断翻译起始、处理小体转位及翻译激活),及其在脂肪形成中的作用,以期为更好地理解miRNA在脂肪形成中的作用,深入研究脂肪形成的分子机制提供参考。     

Pax—一个发育相关的重要基因家族

Ｐａｘ基因是进化上保守的一个基因家族,它们均编码１２８个氨基酸的保守成对结构城。Ｐａｘ蛋白作为重要的较录调控因子,在胚胎妻良过程中对组织、器官的化起重要的调控作用。     

基因治疗研究现状与发展态势

基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用,从而达到治疗疾病目的的生物医学技术。在临床应用中．基因治疗通常有体内疗法和体外疗法两种。体内疗法包括肌内注射、静脉注射、器官内灌输、皮下包埋等．其优点是将外源基因导入受体体内有关的器官组织和细胞内,简便易行,但其缺点是基因转染率较低。     

同源异型基因在花发育和进化中的作用

该文对植物发育和进化中同源异型基因的调控作用进行了综述,并介绍了金鱼草和拟南芥菜中几个同源异型基因对花器官变异的调控。