文昌鱼AmphiMef2基因的特征及其发育表达

肌细胞增强因子2(MEF2)属转录因子MADS家族成员, 它能控制脊椎动物肌肉特异基因的表达, 但在无脊椎动物中, 并非所有的Mef2基因都是肌肉发育所必需的. 在青岛文昌鱼(Branchiostoma belcheri)中首次克隆到一个全长的cDNA, 定名为AmphiMef2. 其编码的氨基酸序列具有高度保守的MADS和MEF2结构域, 与脊椎动物同源蛋白相应区域的氨基酸一致性高达95.3%. 原位杂交结果表明, AmphiMef2首先在早神经胚的预定体节中胚层中表达, 之后在体节和未分节的预定体节中胚层中表达. 36 h幼虫期, 只在后部体节中检测到它的表达. 48 h幼虫 期, AmphiMef2的表达区域转移到口前窝(一个与脊椎动物腺垂体同源的器官), 且持续表达到至少 72 h幼虫期. 实验结果提示, 文昌鱼AmphiMef2可能不但参与肌肉发生, 而且可能在口前窝的发育或功能发挥中起作用.     

斑马鱼pax2a(-3.1 kb):eGFP转基因品系的构建

为了更好地了解脊椎动物肾脏的早期发育,本研究利用斑马鱼这一研究脊椎动物器官发育的理想模式生物,通过构建肾脏特异性pax2a荧光标记转基因品系以实现实时在体地观察斑马鱼前肾的发育过程。我们分析了斑马鱼pax2a基因的启动子,扩增出其翻译起始位点上游3.1 kb的基因组DNA,利用Tol2转座子系统,经胚胎显微注射及三代筛选,成功构建了一个稳定的pax2a(-3.1 kb):eGFP转基因鱼品系。此转基因品系的绿色荧光蛋白在3体节时期就可以标记出中间中胚层,并在后续体节时期的中间中胚层前端(第3体节至第5体节对应的部分),及24 hpf的肾管前端和中段表达,基本模拟了pax2a在斑马鱼早期前肾发育中的时空表达模式。本研究所获得的pax2a(-3.1 kb):eGFP弥补了已有pax2a转基因品系中报告基因无法准确标记出中间中胚层和前肾管前端的缺陷,是研究斑马鱼前肾早期发育的良好材料。     

脊椎动物体节形成的分节时钟调控机制

脊椎动物胚胎发育早期中胚层细胞的分节时钟控制着体节的周期性形成。体节是沿身体轴的重复结构,最终发育形成椎骨和肋骨。如果分节时钟受到干扰,体节形成就会出现缺陷,从而导致身体发育异常,最终产生脊柱先天性疾病。参与体节发育的主要模型是时钟和波前模型。中胚层分化由组合梯度系统调节,该系统涉及成纤维细胞生长因子（FGF）、Wnt/β-catenin和视黄酸（RA）信号通路。FGF信号和Wnt/β-catenin信号控制后中胚层处于未分化状态,RA信号则诱导前中胚层细胞分化导致体节成熟。因此相反的信号梯度在特定位点达到平衡。当分子振荡器从尾芽起始表达并以行波模式向前传播至信号平衡临界点时,将启动分节时钟程序,触发Mesp2等分化基因表达,表现为未成熟的前体节中胚层发育形成一对体节。随着细胞二维培养体系和时事报告系统的成熟,研究人员成功在体外将干细胞诱导分化至中胚层并实现了分节时钟的二维可视化振荡。研究表明,细胞通信中的耦合延迟可以保持相邻细胞之间同步振荡,因此导致体节边界和双侧对称形成。此后研究人员在体外重建了诱导多能干细胞的三维培养系统,再现了具有前-后（AP）轴特征的体节样结构的形成。这为解码分节时钟网络调控机理、探索体节双侧对称形成以及不同物种发育速率的代谢调控机制提供了一个宝贵的研究体系。同时为探索病理性体节缺陷发展中的失调机制创造了一个平台。     

非洲爪蟾体节发生标志基因Mespo的表达调控研究

脊椎动物的脊柱来源于体节,体节是胚胎发生过程中的过渡性结构。体节的形成过程被称为体节发生（somitogenesis）。胚胎发育过程中正确的分节保证了脊椎动物具有正常的体轴,因此体节发生在时间和空间上受到严格的遗传控制,对体节发生的分子机制的研究是发育生物学中的重要课题。     

肌细胞发育过程中间隙连接的变化

用石蜡切片、超薄切片和冰冻蚀刻技术研究了东方蝾螈胚胎肌细胞发育过程中间隙连接的变化。间隙连接最初出现于原肠后期的体节中胚层细胞中,到原肠末期,体节中胚层细胞间的间隙连接数量骤增,从神经板期到鼻窝出现期,间隙连接数量保持在一个相当高的水平,肌效应期后,其数量明显下降,直到肌细胞发育成熟,神经-肌肉连接充分发育,间隙连接才消失。间隙连接大小的变化与数量的变化表现为平行的现象。此外,细胞融合之前,正是间隙连接的数量和大小达到最高峰的时间。这些结果说明细胞通讯与胚胎肌细胞发育密切相关。对细胞通讯在细胞决定和分化以及细胞融合中的可能作用进行了讨论。     

从内鼻孔的发育和进化看四足类的起源

陆生脊椎动物头部具有两对鼻孔。一对外鼻孔,位于头部前背面,另一对是内鼻孔。内鼻孔作为脊椎动物由水上陆进化的关键结构之一,其发生和进化在近一个半世纪的时间内一直是科学家们争论的热点。内鼻孔是陆生脊椎动物的鼻囊与口腔之间的开口,是呼吸空气的必经之道,其开口位置在口腔上腭部,在前颌骨、上颌骨、锄骨和腭骨之间。Romer探讨了为     

Hedgehog基因家族与动物发育及发育异常

Hedgehog蛋白是在果蝇中首先发现的分泌蛋白,在脊椎动物中一些Hedgehog类似物已经被鉴定出来,形成一个Hedgehog蛋白家族。Hedgehog家族与动物发育的许多过程有关,包括与果蝇幼虫体节极性的形成及成虫附肢等器官的形成有关。在脊椎动物胚胎诱导、模式形成和许多不同组织的形态发生中起作用。另外,hedgehog通路的异常活化可以导致发育异常及基底细胞痣综合征和前脑无裂畸变等一些严重的疾病的发生。     

动物体节发生模型及其相关基因研究进展

脊椎动物在胚胎发育的过程中沿身体前后轴形成一定数目的暂时性结构—体节（somite）,随着胚胎的继续发育每个体节分化成为生骨节,生皮节和生肌节,继而生成各种组织。近三十年来,研究者们就体节的发生和发育提出了多种解释模型,这包括时钟波阵面模型,反应扩散模型,时钟诱导模型,时钟痕迹模型等,虽然这些模型能从不同角度不同程度来解释动物体节发生和发育的不同现象, 但无一能够解释体节发生和发育的全部。然而,大多数模型都提出了时钟分割（segmental clock）这一概念。鸡胚中的c-hairy1和c-hairy2,鸡胚、小鼠中的lunatic fringe以及斑马鱼中的her1, Delta C等几种基因的表达图式的研究为模型中分割时钟的存在提供了分子生物学上的有力证据。     

金鱼etv2基因的克隆及在雌核发育单倍体和自交二倍体胚胎中的差异表达

为研究鱼类雌核发育单倍体循环系统发育异常的原因, 从金鱼(Carassius auratus)中克隆了血管发生主调控基因etv2(Ets variant 2)的全长cDNA序列, 并比较分析了该基因在雌核发育单倍体和自交二倍体中的表达。金鱼etv2 cDNA全长1531 bp, 其开放阅读框为1116 bp, 编码371个氨基酸。序列对比分析表明, 金鱼ETV2蛋白的C端含有ETS(E26 transformation-specific)转录因子家族所共有的ETS DNA结合结构域, 该结构域氨基酸序列与其他脊椎动物ETV2的同源性超过60%。RT-PCR和荧光实时定量PCR分析结果表明, etv2在自交二倍体金鱼成体的肝脏、心脏、肌肉、肾脏、精巢、脑和脾脏等多种器官组织中表达, 但在卵巢和成熟卵子中不表达; 在金鱼胚胎发育过程中, etv2从尾芽期开始表达, 在体节形成后, etv2表达水平随胚胎发育而升高, 在20体节期达到峰值, 随后其表达水平降低。整胚原位杂交显示etv2特异性表达于自交二倍体金鱼胚胎的侧板中胚层、成血管细胞以及血管内皮细胞。在14体节期和20体节期, 雌核发育单倍体胚胎中etv2在躯干及尾部的部分区域表达减弱或缺失, 特别是在胚胎中线表达消失, 并且其整体表达水平显著低于自交二倍体。上述结果说明在金鱼雌核发育单倍体胚胎中成血管细胞数量减少并存在向中线迁移的障碍, 可能是导致雌核发育单倍体血管发生异常的重要原因。     

脊椎动物胚胎骨骼肌的生成

肌肉发生的起始和生肌节的形成是胚胎肌肉发育中的两个关键事件。研究表明,肌肉发生的起始有赖于体节周围组织所产生的分泌因子的影响。这些组织包括体轴结构,侧板中胚层及体节正上方的外胚层,代表性的分子有Ｗｎｔｓ家族的一些成员以及Ｓｈｈ和ＢＭＰ－４;而生肌节的形成则首先依赖与分节化相关的基因,如ｄｅｌｔａ,ｈｅｒ１等的正常功能,分节之后也同样需在周围环境的作用之下形成生肌节。两栖类非洲爪蟾的肌肉发生有其特殊性。本文对这一领域中最近的研究进展作一综合介绍。     

脊索

脊索是脊索动物所特有的结构,是低等脊索动物和一些低等脊椎动物的成体以及脊椎动物胚胎阶段的中轴支持器官,紧临神经管腹面、消化管背方,纵贯躯体全长。它的前端通常起始于脑颅底部脑下垂体裂隙的后方,末端止于尾尖(图1)。来源于胚胎时期原肠背部的脊索中胚层。在绝大多数脊椎动物胚胎发育后期,脊索被其周围来源于中胚层上节间充质的造骨细胞压缩和破坏,最后被分节的脊柱和脑颅基部所取代。     

脊椎动物的排泄系统

脊椎动物排泄系统在发生上来源于中胚层的中节 ,其主要功能在于排出代谢废物以及调节体内水盐代谢、酸碱平衡 ,保持内环境的相对稳定这两方面。它在结构上包括肾脏、输尿管、膀胱和尿道等 4部分 ;依据发生阶段可分为前肾、中肾和后肾 3种类型。1　肾脏的几种类型无羊膜动物肾脏的发生要连续经过前肾 (胚胎期 )和背肾 (成体 )两个阶段 ;而羊膜动物则需经历 3个阶段 ,即前肾、中肾 (胚胎期 )和后肾 (成体 )。这几种类型在发生的顺序、所在的位置及其结构特点等方面均不同(见图 1)。1.1　前肾　前肾位于体腔前端背中线两侧 ,呈小管状分节排列 ,…     

FGF10:胚胎器官发育中重要的多功能信号分子

从诱导脊椎动物早期胚胎的中胚层到器官和组织的形成,成纤维细胞生长因子家族(FGFs)在其各个阶段起着重要的作用。FGFs在各种器官形成中担负上皮间质相互作用的重要调控因子,特别是FGF10,无论在外胚层上皮还是在内皮层上皮都是重要的间质调控因子。如果离开该因子,胚胎组织器官发生将无法完成。就FGF10调控四肢、支气管-肺脏、胰腺、脑垂体、皮肤、牙齿、下颌下腺和白色脂肪等组织器官形态发生的最新研究进展进行综述。     

hedgehog基因家族与果蝇和脊椎动物的发育

hedgehog(hh)家族基因编码一类分泌性信号分子,在果蝇的体节和成虫盘、脊椎动物的神经管、体节和肢的图式形成中具有重要作用。HH蛋白经过自我剪切形成两种产物,HH-N和HH-C。其中HH-N具有全部的信号活性。HH蛋白的自我加工过程可对HH-N进行修饰而影响其空间分布。     

蜜蜂飞翔肌收缩蛋白的电子显微镜鉴定

自五十年代肌丝滑行模型建立以来,关于脊椎动物骨胳肌的蛋白质成分,肌丝排列以及肌肉收缩时结构变化的研究取得了很大的进展。骨胳肌肌原纤维由粗、细肌丝有规律地排列所组成。对于肌肉收缩蛋白的选择性抽提,专一性抗体标记以及重组肌丝的研究,证实肌球蛋白存在于粗肌丝;肌动蛋白、原肌球蛋白和原宁蛋白存在于细肌丝(Huxley,A.F.,1957;Huxley,H.E;,1972)。昆虫间接飞翔肌的结构和生理特性有许多不同于脊椎动物骨胳肌的特点。蜜蜂飞翔肌肌原纤维虽然也包含有粗、细两     

果蝇前后图式基因调控的层次性（下）

果蝇胚胎的前后极性和幼虫精细的体节图式是由一系列基因控制。这些基因在早期胚胎发育过程中显示不同的作用层次。首先,母性效应基因通过卵中编码的形态发生原,将胚胎分为前后极和两末端区。继而由体节缺口基因决定胚胎的第二次分区。在这基础上,体节成对基因和极性基因相继转录表达,分别决定重复体节的存在和每个体节的前后极性。最后,在体节基因活性影响下,由同源异型基因决定每个体节的特性。在果蝇早期发育中,正是由于上述不同层次的前后图式基因通过相互调节,按顺序在特定的空间相继表达,从而决定了幼虫规则体节的形成。     

硬化蛋白基因在淇河鲫成鱼不同肌间骨相邻肌组织的表达差异分析

为探究硬化蛋白(sclerostin, SOST)基因在淇河鲫肌间骨不同分布位置中的作用,以淇河鲫成鱼为研究对象,对其肌间骨的形态与分布进行了统计,并在此基础上利用qRT-PCR技术检测SOST基因在淇河鲫背部和尾部肌肉中的mRNA表达,通过Western印迹和免疫组织化学技术检测SOST蛋白的表达定位情况。结果显示：淇河鲫肌间骨包括髓弓小骨和脉弓小骨,髓弓小骨为56～58根,位于淇河鲫背部肌肉的肌隔中,脉弓小骨27～28根,分布于泄殖孔之后的肌隔中。背部肌肉SOST的mRNA表达水平显著高于尾部肌肉（P < 0.05）。与mRNA表达水平相比,背部肌肉和尾部肌肉中SOST蛋白呈现相同表达趋势。免疫组织化学结果显示SOST在肌隔组织中特异性表达,并且在背部肌肉中的表达强烈,尾部肌肉中没有阳性反应。上述结果表明,SOST在淇河鲫肌间骨的背部和尾部肌肉中存在差异性表达,从而影响肌隔组织中肌间骨的骨化,对背部和尾部肌间骨形态发生产生影响。     

svp基因在果蝇副心肌细胞生长中的作用

果蝇心脏位于身体背部,是一个体节性重复的线性管状结构。在hedgehog（hh）基因的信号诱导下,seven-up（svp）基因调控果蝇的心脏发育,在每个体节的两个心肌细胞和两个副心肌细胞中表达。结果表明,在svp纯合突变体中,报告基因lacZ在心肌细胞中的表达图式正常,但在副心肌细胞中的表达图型明显异常,而且部分EPC细胞生长尺寸增加。某些体节的DA1肌肉祖细胞缺失,晚期突变体胚胎体壁肌肉细胞也呈现异常,表明基因svp的活性对果蝇副心肌细胞、DA1肌肉祖细胞和体壁肌肉细胞的分化是必须的,并且可能与EPC副心肌细胞的尺寸生长有关。     

不同脊椎动物骨骼肌的解剖结构与动物进化程度的关系

目的:依据发育重演律的理论,比较进化程度不同的脊椎动物骨骼肌是否存在结构层次的差异。方法:选取进化程度不同的脊椎动物,如哺乳动物、鸟类、两栖动物及鱼类,选择各类有代表性并容易取材的动物,通过苏木精伊红染色(HE染色)的方法对健康的昆明白小鼠、家兔、家鸽、牛蛙、鲫鱼背部及腿部肌肉横切面进行观察。结果:昆明白小鼠、家兔、家鸽、牛蛙、鲫鱼的骨骼肌都有相类似的层次结构,即每块骨骼肌由数个肌束构成,骨骼肌外被肌外膜,肌束由肌束膜包绕,每个肌束又由众多肌纤维构成,肌纤维由肌内膜包绕。骨骼肌的层次结构与动物的进化程度和实验取材部位无关。结论:表明进化程度不同的脊椎动物骨骼肌的进化程度相近。表明骨骼肌的3层结构并非在脊椎动物阶段进化完成的。     

WNT家族在脊椎动物骨骼发育中的作用机制

脊椎动物骨骼系统起源于中胚层间充质细胞,起初,这些细胞定向分化形成软骨原基,后者经软骨内骨化发育为成熟的骨骼系统。近年来,很多研究表明,WNT家族与其相关作用成分在骨发育过程中发挥了重要作用,通过在细胞分化不同阶段的正向或负向调控机制,保证了软骨细胞在特定的位置以合适的速率有序分化。在WNT家族及其作用途径的相关信号分子中,无论何种亚型或分子的异常表达都可能破坏WNT系统维系的正负平衡机制,导致骨骼系统畸形。了解WNT系统的作用机制有助于深入探究骨骼系统发生的相关调控机理。