转基因斑马鱼分析胰岛β-细胞发育情况

斑马鱼的个体小、高产和体外受精等特点使其已经迅速成为研究脊椎动物器官发育和人类疾病的模式生物之一。我们建立了一个转基因斑马鱼动物模型来研究胰岛β-细胞的发育。首先,构建了斑马鱼胰岛素（Insulin ,INS） 启动子与绿色荧光蛋白(GFP) 组成的表达载体, 命名为INS:GFP。其次,将质粒在斑马鱼1-细胞期注射到细胞质内。最后我们成功获得了生殖系稳定遗传胰岛素转基因斑马鱼,在成鱼和幼鱼期均可以通过GFP标记β-细胞。通过方便的荧光筛选,我们观察到胰岛在受精后18h开始形成,1－5d后由初始的脊索中线两侧向右迁移。从我们构建的胰岛素转基因斑马鱼,可以直观判断胰岛的发育情况,为研究胰岛的发育、损伤和再生提供了一个简便和直观的新型工具。     

赤点石斑鱼卵型芳香化酶基因启动子调控绿色荧光蛋白在斑马鱼早期生殖腺中的表达

P450芳香化酶(P450arom)是生物体内合成雌激素的关键酶。为研究赤点石斑鱼(Epinephelus akaara)卵型芳香化酶基因(EaCyp19a1a)启动子的调控作用,构建了EaCyp19a1a启动子9个不同的5′端缺失片段与绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)组成的表达载体,分别命名为pEaCyp19a1a-EGFP1-9。在COS-7细胞中的瞬时转染实验证明载体pEaCyp19a1a-EGFP7具有很强的转录活性。通过显微注射,将线性化的pEaCyp19a1a-EGFP7载体注入斑马鱼单细胞期受精卵中,定期在荧光显微镜下观察GFP的表达。结果发现GFP在胚胎期(受精后约48h)开始表达,主要发生在斑马鱼早期生殖腺细胞中,具有明显的性腺特异性。这说明EaCyp19a1a的启动子序列中含有调控其性腺特异表达的顺势作用原件。研究为进一步探明芳香化酶在鱼类性别分化和性别转变过程中的作用奠定了基础。     

采用SM 22启动子调节荧光蛋白的策略分选和鉴定人前列腺平滑肌细胞与成纤维细胞

 平滑肌细胞的数量、表型以及在间质细胞中所占的比例在前列腺间质增生的发生和发展中占有重要的地位.获得纯的平滑肌细胞和成纤维细胞,研究它们基因表达的差异,有助于进一步揭示前列腺增生的分子病因学.构建不同长度的 SM 22启动子,测定荧光素酶活性.采用了基于启动子特异性激活红绿色荧光蛋白表达结合流式细胞分选的策略,体外分离纯的平滑肌细胞和成纤维细胞.启动子活性实验结果表明,1 396 bp的人SM22启动子具有平滑肌细胞特异性和较高的相对活性.构建了红绿荧光蛋白的表达载体pDual-color,在此载体中,RFP的表达受1 396bp的SM22启动子调控,GFP的组成型表达受CMV启动子控制.用流式细胞仪分选GFP+/RFP+和GFP+/RFP-细胞,提取总RNA,进行实时定量RT-PCR.结果显示,在分选获得的GFP+/RFP+细胞比GFP+/RFP-细胞的SM22和SMMHC表达水平高10倍以上.提示,基于启动子特异性可以在体外分离纯的平滑肌细胞和成纤维细胞.     

鸡卵清蛋白基因启动子调控GFP基因在鸡原代输卵管上皮细胞和中国仓鼠卵巢细胞的表达

特异性扩增家鸡卵清蛋白基因上游调控序列 1340bp～ +16 5 5bp片段和第一内含子 +49bp～ +16 5 5bp片段 ,去除pG FP N2载体自身的CMV启动子 ,分别构建了P_2.9koval GFP和P_1.5koval GFP两种表达载体 ,经测序和酶切鉴定表达载体构建正确。采用脂质体转染法分别将这两种载体、pGFP N2 (阳性对照 )质粒及阴性对照转染鸡原代输卵管上皮细胞和中国仓鼠卵巢细胞。用荧光倒置显微镜观测绿色荧光蛋白的表达。结果表明 :两种表达质粒在鸡原代输卵管上皮细胞和中国仓鼠卵巢细胞中都可以表达荧光蛋白。结果既显示卵清蛋白第一内含子对基因的表达起到一定的调控作用 ,也显示卵清蛋白启动子对输卵管上皮细胞和卵巢细胞不存在特异性 ,并且不存在种属差异性。     

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。     

热量限制通过HNF3γ下调NOX4表达来抑制内皮细胞的衰老

为了观察热量限制对主动脉内皮细胞中HNF3γ及NOX4基因表达的影响, 揭示HNF3γ-NOX4-活性氧通路介导热量限制抗内皮细胞衰老的分子机制, 文章将主动脉内皮细胞分为5组：对照组、高热量组、低热量组、siRNA+低热量组、siRNA+高热量组。应用逆转录实时定量PCR(Real-time quantitative PCR, RT-qPCR)、Western blotting分析各组HNF3γ、NOX4 mRNA及蛋白水平变化, 并检测各组细胞内活性氧产量及细胞衰老程度变化。采用染色质免疫共沉淀分析HNF3γ蛋白与NOX4基因启动子区域结合情况, 萤光素酶报告基因检测HNF3γ蛋白结合后对NOX4基因启动子活性的影响。结果显示：与对照组比较, 低热量组HNF3γ mRNA和总HNF3γ蛋白表达水平、磷酸化/总HNF3γ比值显著升高(P<0.05), NOX4 mRNA和蛋白表达水平、细胞内活性氧产量及细胞衰老程度显著降低(P<0.05); 高热量组HNF3γ mRNA和总HNF3γ蛋白表达水平、磷酸化/总HNF3γ比值显著降低(P<0.05), NOX4 mRNA和蛋白表达水平、细胞内活性氧产量及细胞衰老程度显著升高(P<0.05); siRNA+低热量组及siRNA+高热量组中NOX4 mRNA和蛋白表达水平、细胞内活性氧水平及细胞衰老程度显著升高(P< 0.05)。染色质免疫共沉淀证实HNF3γ蛋白可与NOX4基因启动区域4个结合位点(-6 bp、-76 bp、-249 bp、-954 bp)结合。萤光素酶报告基因检测显示HNF3γ蛋白与NOX4启动子区域1个位点(-6 bp)、2个位点(-6、-76 bp)、3个位点(-6、-76、-249 bp)、4个位点(-6、-76、-249、-954 bp)结合, 可使NOX4启动子活性分别降低至对照组的80.15±4.64%、40.02.±2.15%、16.46±2.24%、12.13±1.46%, P<0.05。上述结果提示热量限制可上调HNF3γ基因表达, 增强HNF3γ蛋白活性, 促进HNF3γ蛋白同NOX4基因启动子区域结合, 抑制NOX4基因表达, 进而减少细胞内活性氧产生而延缓动脉内皮细胞衰老。     

应用2A肽策略构建双基因共表达转基因斑马鱼的研究

目的以Tol2为骨架载体,以绿色荧光蛋白(GFP)、Cherry为报告基因,探讨采用2A肽双基因载体构建策略构建单启动子双基因共表达质粒的方法;将B细胞刺激因子(BAFF)分别置于2A序列前后位置,分析位置效应对跨膜融合蛋白的表达与剪切的影响,探讨多基因共表达转基因斑马鱼构建技术。方法以In Fusion法将GFP-2A-Cherry序列构建到Tol2质粒上,所得p Tol-GFP-2A-Cherry质粒转染He La细胞、显微注射1-细胞期斑马鱼受精卵;倒置荧光显微镜观察He La细胞、斑马鱼幼鱼体内GFP与Cherry蛋白的表达,Western blot法验证GFP和Cherry蛋白的表达量与剪切情况;分别构建p Tol2-GFP-2A-BAFF与p Tol2-BAFF-2A-Cherry质粒,Western blot法检查BAFF的表达与剪切情况。结果 p Tol2-GFP-2A-Cherry质粒转染的He La细胞,GFP与Cherry均可单独表达且表达呈现时空一致性;GFP-2A-Cherry融合蛋白可被剪切为GFP与Cherry,且成等比例表达趋势。p Tol2-GFP-2A-Cherry质粒显微注射1-细胞期斑马鱼受精卵可获得可单独表达GFP与Cherry蛋白的转基因斑马鱼;p Tol2-GFP-2A-BAFF与p Tol2-BAFF-2A-Cherry于斑马鱼体内均有融合蛋白的表达,且BAFF序列位于2A序列后更易于融合蛋白的剪切。结论通过2A肽策略构建可实现在斑马鱼体内单一载体、单一启动子调控双基因表达目的。发现编码跨膜分泌蛋白的功能基因位于2A序列的不同位置会直接影响蛋白的剪切,功能基因位于2A序列后易于跨膜蛋白的剪切。     

赤点石斑鱼促甲状腺激素TSHβ启动子的克隆及其在斑马鱼胚胎原始性腺和垂体中定位表达

促甲状腺激素(Thyroid-stimulating hormone,TSH)具有调节生长,发育,代谢和生殖的功能,但是在低等脊椎动物中的功能研究较少。斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)促甲状腺激素TSHβ除在垂体中表达外还在性腺中表达,进一步发现TSHβ也在赤点石斑鱼(Epinephelus akaara)性腺中表达。且在人工诱导的赤点石斑鱼中,随着雄性化的转变,TSHβ转录水平升高。为研究石斑鱼TSHβ特殊表达方式的调控机制,采用基因组步移技术扩增获得赤点石斑鱼TSHβ5′端序列共5112bp。将1864bp核心片段顺向克隆到pBK-TOL2载体中,pTSHβ-TOL2重组质粒与转座酶mRNA共注射斑马鱼一细胞期受精卵。Western blot结果显示,在受精后10h的尾芽胚中可检测到GFP的表达,胚体晚期GFP表达量最高。荧光显微镜追踪观察发现,受精后12-30hpf(Hours post fertilization)观察到GFP在原始生殖细胞(PGC)区域表达;36hpf-7dpf观察到GFP除在PGC区域表达外还在垂体中表达。由此可见,赤点石斑鱼TSHβ5′端1864bp的序列具有特异定位的启动子活性。       

CYP21和CYP21P基因启动子序列对绿色荧光蛋白基因表达的影响

特异性扩增CYP21基因和CYP21P基因启动子区域－770bp--1bp片段,去除pEGFP-N1载体中的CMV启动子,构建含CYP21基因启动子的pEGFP-N1载体（pCYP21)和CYP21P基因启动子的pEGFP-N1载体（pCYP21P),分别将上述两种构建载体、野生型pEGFP-N1(阳性对照）质粒及阴性对照转染入肾上腺皮质来源的Y1细胞系中,用倒置荧光显微镜,以及激光共聚焦显微镜等方法观测绿色荧光蛋白的表达。转染后,在荧光倒置显微镜下首次发现Y1细胞中出现绿色荧光蛋白的时间阳性对照为3小时,pCYP21为7小时,pCYP21P与阳性对照（未转染任何载体的Y1细胞）始终未观测到绿色荧光蛋白。阳性对照和pCYP21的绿色荧光蛋白表达强于pCYP21,pCYP21P与阴性对照始终未观测到绿色荧光蛋白。阳性对照和pCYP21的绿色荧光蛋白在胞核中的荧光强度高于胞浆。上述结果进一步表明,含有CYP21和CYP21P两种基因启动子的GFP质粒在Y1细胞中表达存在显著差异。     

青鱼β-actin基因克隆及其启动子功能的初步检测

高保真PCR克隆青鱼β-actin基因开放阅读框和5’端侧翼序列,DNA测序结果表明：青鱼β-actin基因开放阅读框编码一段含375个氨基酸的蛋白,与其他物种actin家族相比较具有高度保守性。青鱼β-actin与鲤鱼、草鱼及斑马鱼的同源性均为100％,而与人和Norway鼠β-actin的同源性均为99.2％,与鸡和Kenyan爪蟾β-actin的同源性分别为98．9％和98．1％。将青鱼β-actin基因5’端启动调控区插入不含启动子的pEGFP1载体构建青鱼β-actin启动子／EGFP表达载体,与第一次卵裂之前显微注射该重组质粒入泥鳅受精卵,同时也用该重组质粒转染HeLa细胞系。观察结果表明：GFP在50％的泥鳅胚胎和2／3的HeLa细胞有所表达。GFP在泥鳅胚胎的各个部分均有表达,且在某些胚胎中GFP的表达遍布全身。因此,以EGFP为报告基因证实了青鱼β-actin基因启动子为一种非特异性表达的启动子。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism