斑马鱼胚胎胚盾特异表达基因的鉴定

目的由于原肠期细胞的剧烈运动,在斑马鱼胚胎的背侧汇聚形成了称为胚盾(shield organizer)的结构,是胚胎发育的信号组织中心,在背腹轴建立和胚层诱导过程中具有关键作用。系统鉴定在胚盾特异表达的基因,可为进一步探讨胚盾形成的机制及其指导胚胎早期发育的分子机理提供参考。方法 Tg(gsc:GFP)转基因鱼在胚盾表达特异的绿色荧光。通过流式细胞分选技术分离富集GFP阳性细胞并提取总RNA进行RNA深度测序,检测可能在胚盾高水平表达的基因。然后利用荧光实时定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)和原位杂交技术鉴定若干在胚盾特异表达的基因。结果从Tg(gsc:GFP)转基因鱼胚胎中分离富集到了纯度超过96%的GFP阳性细胞,RNA深度测序的结果显示有657个基因的表达水平比整胚细胞或GFP阴性细胞高2倍以上。最后,确认了KIAA1324、ripply1、twist2、isthmin1、nme4、zgc174153、rrbp1b等7个基因在胚盾特异表达。结论系统鉴定到了斑马鱼胚胎胚盾特异表达基因,为下一步研究这些基因的发育生物学功能奠定了基础。     

Baff转基因斑马鱼的构建及相关基因表达检测

通过RT-PCR法由斑马鱼脾脏克隆B细胞刺激因子baff基因,构建过表达斑马鱼baff且携带有绿色荧光标记蛋白的重组质粒pIRES2-GFP-baff;胚胎显微注射获得转基因斑马鱼胚胎;通过GFP荧光标记跟踪并筛选转基因阳性鱼;Western blot法鉴定Baff-GFP融合蛋白表达情况;qPCR检测baff,GFP及baff下游相关基因bcl-2,il-4mR-NA表达情况。结果表明细胞、胚胎及幼鱼baff和GFP均高表达,baff下游基因bcl-2激活和il-4基因抑制表达。通过胚胎显微注射法可成功获得过表达baff的转基因斑马鱼,此研究为建立红斑狼疮转基因斑马鱼模型及高通量筛选Baff拮抗剂奠定了基础。     

人BAFF转基因斑马鱼的构建及早期免疫基因表达检测

目的建立人BAFF转基因斑马鱼模型,探讨其在自身免疫性疾病发病中的作用。方法RT-PCR法由人淋巴瘤细胞克隆了人BAFF基因全长855bp蛋白编码区域,构建表达人BAFF重组质粒Tol2-hBAFF,体外细胞转染并通过免疫印迹法验证蛋白表达。重组载体经显微注射斑马鱼受精卵后,GFP荧光跟踪并筛选阳性鱼。qPCR法检测早期免疫相关基因表达情况。结果人BAFF-GFP融合蛋白可成功表达,利用Tol2-hBAFF重组质粒显微注射斑马鱼受精卵可获得表达人BAFF的转基因斑马鱼,且表达人BAFF斑马鱼1dpf胚胎中TCRAC明显高表达,而Ikaros则表达量显著降低,表明在斑马鱼胚胎中表达人BAFF蛋白会造成早期淋巴系统中基因的过早表达。结论建立的表达人BAFF的转基因斑马鱼,可为系统性红斑狼疮等与BAFF功能亢进密切相关的自身免疫性疾病的治疗,及相关机制研究提供一种具有诸多优点的新型工具。     

C型利钠肽基因调控斑马鱼胚胎血管发育

本研究旨在探索C型利钠肽前体蛋白基因(natriuretic peptide precursor C,nppc)在斑马鱼胚胎期的表达及其在血管发育过程中的功能。利用胚胎整体原位杂交技术检测nppc基因在斑马鱼胚胎期的表达。同时使用转基因斑马鱼系Tg(flk1:GFP)和Tg(fli1a:n GFP),显微注射nppc特异性吗啉基反义寡核苷酸(morpholino)和nppc m RNA调控nppc基因表达,利用激光共聚焦显微镜观察分析斑马鱼节间血管(intersegment vessel,ISV)表型,并统计内皮细胞数目。结果显示,在受精后24 h和48 h,nppc基因在斑马鱼脑、心脏、血管系统中都有表达。下调nppc基因表达导致ISV发育缺陷,ISV内皮细胞数目减少。以上结果表明下调nppc基因表达可能通过抑制内皮细胞增殖和内皮细胞迁移调控斑马鱼胚胎血管发育。     

过表达Baff转基因斑马鱼的构建

目的体外克隆斑马鱼baff基因并分别构建pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff、pIRES2-EGFP-baff重组质粒,通过胚胎显微注射获得过表达baff的转基因斑马鱼,以探讨其作为人类SLE模型和用于SLE药物筛选的意义。方法通过RT-PCR法由斑马鱼脾脏克隆出斑马鱼baff基因全长807 bp蛋白编码区域,分别构建baff过表达载体pEGFP-C1-baff,pEGFP-N1-baff及pIRES2-EGFP-baff重组质粒,体外细胞转染并通过免疫印迹法验证蛋白表达后,通过胚胎显微注射过表达载体,GFP荧光跟踪并筛选阳性鱼。结果通过体外细胞转染实验与免疫印迹法验证了pEGFP-C1-baff,pEGFP-N1-baff转染后细胞Baff-GFP融合蛋白的成功表达,通过胚胎显微注射与GFP荧光筛选,成功获得过表达baff的转基因斑马鱼。结论本研究所构建pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff、pIRES2-EGFP-baff重组质粒均可通过显微注射获得过表达baff的阳性转基因斑马鱼,为进一步探讨其作为人类SLE疾病模型的意义及Baff拮抗药物的筛选奠定基础。     

合子基因mcm3在斑马鱼肝早期发育中的作用

目的研究斑马鱼合子基因mcm3是否参与了斑马鱼肝早期发育的调控。方法运用原位杂交分析mcm3在斑马鱼发育早期表达谱;运用mcm3 MO敲降mcm3基因功能,然后用原位杂交及转基因鱼胚胎分析肝的发育状况。结果 mcm3为合子表达基因,在中囊胚期后到尾牙期广泛表达,而在体节发生期及以后分别在体节、头部及内胚层组织高表达。进一步研究发现在mcm3功能敲降后肝变小,而中胚层器官血管心脏的发育并未受到明显影响。mcm3 mRNA回救实验表明mcm3特异的调控了肝的发育。结论斑马鱼合子基因mcm3参与了肝早期发育的调控。     

斑马鱼 HO1 基因的表达特征及功能研究简

实验对血红素加氧酶1(HO1)在斑马鱼发育中的功能进行了研究。多重序列比对结果显示,斑马鱼HO1与哺乳类、鸟类及其他鱼类的HO1氨基酸序列的总体相似性为44.1%—86.8%,血红素结合标签相似性为87.5%—95.8%。对斑马鱼早期胚胎和成鱼各组织进行RT-PCR检测,结果显示HO1转录本母源存在,HO1mRNA的表达水平在尾芽期前较低,到咽囊期迅速上升并稳定在较高水平。HO1基因在斑马鱼成鱼多个组织中均有表达,在肝脏、脾、鳃、肾中的表达量较高。WISH结果显示,HO1基因在斑马鱼胚胎的卵黄合胞层、眼和血液中的表达量较高。利用超表达和基因敲降技术发现,注射HO1 mRNA使HO1基因过表达对斑马鱼早期胚胎发育无明显影响。注射HO1 MO使HO1基因表达抑制可导致斑马鱼胚胎出现发育迟缓、围心腔水肿、尾部消失等不同程度的畸形。HO1 MO导致的斑马鱼胚胎发育异常可被HO1 mRNA回复。利用Real-Time PCR研究发现,HO1基因表达抑制可导致IGF1表达量显著下降,IGFBP1表达量显著升高。这些结果表明斑马鱼HO1基因可通过调节IGF信号途径调控胚胎的正常发育。     

斑马鱼HO1基因的表达特征及功能研究

实验对血红素加氧酶1（HO1）在斑马鱼发育中的功能进行了研究。多重序列比对结果显示,斑马鱼HO1与哺乳类、鸟类及其他鱼类的HO1氨基酸序列的总体相似性为44.1%86.8%,血红素结合标签相似性为87.5%95.8%。对斑马鱼早期胚胎和成鱼各组织进行RT-PCR检测,结果显示HO1转录本母源存在,HO1 mRNA的表达水平在尾芽期前较低,到咽囊期迅速上升并稳定在较高水平。HO1基因在斑马鱼成鱼多个组织中均有表达,在肝脏、脾、鳃、肾中的表达量较高。WISH结果显示,HO1基因在斑马鱼胚胎的卵黄合胞层、眼和血液中的表达量较高。利用超表达和基因敲降技术发现,注射HO1 mRNA使HO1基因过表达对斑马鱼早期胚胎发育无明显影响。注射HO1 MO使HO1基因表达抑制可导致斑马鱼胚胎出现发育迟缓、围心腔水肿、尾部消失等不同程度的畸形。HO1 MO导致的斑马鱼胚胎发育异常可被HO1 mRNA回复。利用Real-Time PCR研究发现,HO1基因表达抑制可导致IGF1表达量显著下降,IGFBP1表达量显著升高。这些结果表明斑马鱼HO1基因可通过调节IGF信号途径调控胚胎的正常发育。       

raldh2基因阻抑导致斑马鱼心脏发育畸形的机制

目的通过显微注射吗啡啉修饰的反义寡核苷酸(MO)阻抑视黄醛脱氢酶2(raldh2)基因表达,探讨raldh2基因阻抑对斑马鱼胚胎心脏发育的影响及可能的分子机制。方法根据斑马鱼raldh2基因起始密码区域序列设计合成吗啡啉修饰的反义寡核苷酸,采用显微注射方法阻抑斑马鱼胚胎raldh2基因表达。构建raldh2-EG-FP重组质粒进一步验证MO的特异性和有效性。分析raldh2基因阻抑后对胚胎发育,尤其心脏表型和功能的影响。通过胚胎整体原位杂交,分析心脏相关nppa和tbx20基因表达模式以及raldh2阻抑后对其表达的影响。结果显微注射raldh2-MO能有效地特异地阻抑斑马鱼胚胎raldh2基因表达,raldh2-MO对胚胎发育影响呈剂量依赖性。raldh2基因阻抑可导致胚胎心脏发育畸形,干扰正常的房室分化和向右环化,导致房室瓣血液反流。与野生型胚胎比较,raldh2基因阻抑组胚胎心率和心室收缩分数降低(P<0.05),心功能受损。整体原位杂交结果显示raldh2基因阻抑后nppa基因表达改变,心室部位nppa表达清晰,而心房部位表达减弱。tbx20基因在心脏、运动神经元、顶盖及视网膜表达,raldh2基因阻抑后,tbx20表达下调,在心脏表达减弱,以心房和流出道部位更显著。结论 raldh2基因在心脏早期发育的多个环节发挥重要作用,影响房室分化、心管环化和心肌收缩等。在心脏发育过程中nppa和tbx20基因表达受到raldh2基因调控,可能参与RA信号缺乏导致心脏畸形的潜在分子机制。     

desmoplakin基因在斑马鱼早期胚胎表达的研究

斑马鱼足现今研究脊椎动物发育的重要模式动物.目前桥粒斑蛋门(desmoplakin,DSP)的时空表达模式还没有详尽的描述,为了研究桥粒斑蛋白在发育过程中的时空表达,我们从斑马鱼胚胎提取了总RNA,制备cDNA,并以其为模板克隆得到desmoplakin基因.利用整体原位杂交技术研究了该基因在斑马鱼胚胎的时空表达图谱.结果 显示,该基因在胚层分化前没有表达,在胚盾期后主要在表皮、耳和原肾管表达,并暗示DSP在这些器官发育过程中发挥重要作用.     

SB转座子介导的斑马鱼增强子捕获注解分析

为了建立斑马鱼增强子捕获突变体库及研究功能基因的表达调控模式,制备了SB转座子介导的增强子捕获转基因斑马鱼(F0),通过繁育建立了组织或器官特异表达报告基因绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的品系(F1)。选择F1代的SK-3系(脑部特异表达GFP)与野生型TU系斑马鱼交配,收集受精卵(F2),于24 hpf(Hour post fertilization)、2 dpf(Day post fertilization)、3 dpf、4 dpf、5 dpf、7 dpf 6个发育阶段检测报告基因绿色荧光蛋白的表达模式;然后通过Splinkerette PCR(SP-PCR)方法检测SB转座子在斑马鱼基因组中的插入位置,从而确定捕获的增强子和功能基因;最后通过胚胎原位杂交验证内源基因表达模式。结果表明,在F2代胚胎不同发育阶段,GFP表达具有明显的时空特性,前期在前脑,中脑,后脑三个部位均高水平表达,后期表达部位呈后移趋势,各个发育期表达强度基本无变化,结果提示该捕获增强子具有脑部表达特性。sp-PCR结果分析表明增强子位于基因组1号染色体35、914、498-35、914、621位置,在内源性基因ednraa位点附近。原位杂交结果表明该基因在胚胎24 hpf阶段具有转录活性。本研究结果提示SB转座子介导的增强子捕获技术可高效获得插入突变斑马鱼,对研究基因功能和获得具有自主知识产权的新基因具有重要作用。     

微小染色体维系蛋白3基因在斑马鱼早期胚胎发育过程中的表达

目的:制备地高辛标记的微小染色体维系蛋白3(MCM3)基因的RNA探针,研究MCM3在斑马鱼早期发育中的时空表达。方法:收集并固定受精后24 h时期的野生型斑马鱼胚胎,提取总RNA,制备DIG标记的MCM3 RNA反义探针,整胚原位杂交,研究MCM3在斑马鱼胚胎早期发育过程的表达。结果:斑马鱼的MCM3氨基酸序列与小鼠、人具有高度同源性,通过不同时期胚胎的原位杂交,发现MCM3在早期发育过程中普遍性表达,胚胎受精后0~2 hMCM3在增殖性区域泛表达,受精后14~22 h在中枢神经系统、发育未成熟的眼部、体节及增殖性区域表达,受精后24 h在血液、中枢神经、翼板中脑、视觉盖及增殖性区域表达,受精后48 h在头部及肛门增殖性区域表达。结论:明确了MCM3在斑马鱼胚胎发育过程中的表达模式,证明其与早期斑马鱼发育细胞增殖密切相关,为研究该基因功能提供了一定的理论基础。     

心脏特异表达绿色荧光斑马鱼模型的建立与评估

本课题组前期研究中, 利用斑马鱼cmlc2 (Cardiac myosin light chain 2)基因启动子构建了一个用于斑马鱼心脏组织特异表达外源基因的转基因表达载体pTol2-cmlc2-IRES-EGFP。文章利用该载体构建了一个稳定表达EGFP的转基因斑马鱼品系, 并初步分析了EGFP的表达对该转基因斑马鱼品系的心脏发育和功能的影响。结果表明, 在建立的转基因斑马鱼品系早期胚胎发育过程中, 绿色荧光信号在心脏中特异表达, 该表达模式与原位杂交分析的cmlc2的表达模式结果相同; 该转基因斑马鱼品系的心脏形态及发育生长正常; 进一步通过M-Mode分析心脏生理学功能的结果表明：该转基因品系心动周期、心率、收缩与舒张表面积及表面积缩短率等重要生理指标与正常野生型的斑马鱼对照组相比没有显著差别。以上结果表明该转基因品系中绿色荧光蛋白的表达对斑马鱼心脏的发育和功能没有影响。研究结果为进一步利用该载体建立外源目的基因转基因表达模型, 研究心脏表达基因的功能奠定了重要基础。     

斑马鱼胚胎发育过程中FGF3基因的表达

为了解斑马鱼胚胎发育过程中FGF3基因的时空性表达情况,并探讨其对胚胎发育的调控作用,该研究分别提取2,4,8,12,24,36,48,72hpf斑马鱼胚胎的总RNA,经逆转录成cDNA,实时荧光定量PcR检测FGF3基因mRNA表达量;扩增FGF3基因特异片段,构建pGEM-T／FGF3基因片段重组质粒,经克隆及测序验证后,合成地高辛标记的反义RNA探针,以整体原位杂交法检测斑马鱼胚胎FGF3基因的空间性表达。结果显示：FGF3P基因在2hp胚胎就有表达,并持续至胚胎孵化,12hpf胚胎FGF3表达量达到高峰（P〈0．01）;胚胎发育过程中心表达部位以头、尾、咽弓为主。由此得出结论,FGF3主要在胚胎发育早期表达,其表达可能与胚胎脑、眼、耳、咽弓及尾部器官的发育调控有关。     

二氢叶酸还原酶基因在斑马鱼神经系统发育过程中的作用

目的观察二氢叶酸还原酶基因(DHFR)功能阻抑斑马鱼胚胎的颅脑部发育情况,初步探讨二氢叶酸还原酶基因在斑马鱼神经系统发育过程中的作用。方法采用显微注射吗啡啉修饰的反义核苷酸(MO)的方法进行DHFR表达阻抑。胚胎发育至受精后48hpf观察胚胎的颅部发育情况,在60hpf时经石蜡切片进一步观察胚胎的脑发育状况。利用胚胎整体原位杂交的方法检测影响神经系统发育的关键因子ngn1和huc的表达情况。结果显微注射MO可成功的进行DHFR表达阻抑。DHFR表达阻抑组胚胎存在颅脑部发育明显异常和ngn1、huc的表达强度明显减弱,且与显微注射的MO剂量呈正相关。结论DHFR在斑马鱼颅脑发育中有重要作用;其功能阻抑可导致胚胎颅脑部发育异常,其机理与ngn1和huc的的表达减弱有关。     

异源Oct-4基因启动子在猪、兔和小鼠早期胚胎中的时空表达活性

Oct-4是一种哺乳动物早期胚胎中特异表达的转录因子,它与细胞多能性的维持有关．异源Oct-4基因在早期胚胎中的表达模式尚不明确．构建了一个以完整的牛Oct-4调控区指导GFP表达的转基因结构pOct-4(p)-GFP,通过单精子注射的方法将其导入猪、兔和小鼠的受精卵中,分析其在胚胎发育过程中的表达情况．结果显示：牛Oct-4启动子驱动的GFP基因在3个物种的2-细胞胚胎就已经开始表达,在囊胚期表达加强且只特异表达于内细胞团中,而不表达于滋养层．研究表明：牛的Oct-4启动子在其他物种中也具有表达活性,异源性Oct-4启动子在不同物种的早期胚胎中具有相似的表达模式．     

斑马鱼ca15b的克隆及在原始生殖细胞中的特异表达

高保真PCR克隆获得了ca15b基因的全长,利用胚胎整体原位杂交等技术研究了ca15b基因在斑马鱼早期发育过程中的动态表达。结果发现,ca15b在斑马鱼早期发育过程中存在显著的原始生殖细胞（Primordial germ cell,PGC）特异表达模式。ca15b是一个母源性表达的基因:在分裂期的胚胎中,其mRNA集中分布于位于分裂沟的生殖质（Germ plasm）;从囊胚期开始,可以观察到其在PGC中的特异表达;在原肠胚中,其mRNA在体细胞中急剧降解,仅特异表达于PGC,这一表达特征一直持续到受精后1d的胚胎。将体外合成的包含5'UTR和3'UTR的ca15b全长mRNA注射到斑马鱼胚胎后,仅能增强原肠期之前胚胎中ca15b的整体杂交信号;在原肠胚期之后,注射的mRNA在体细胞中快速降解。这提示在ca15b mRNA上可能存在某种转录后调控其在早期胚胎体细胞中降解而在PGC中稳定存在的机制。       

斑马鱼ca15b的克隆及在原始生殖细胞中的特异表达简

高保真PCR克隆获得了ca15b基因的全长,利用胚胎整体原位杂交等技术研究了ca15b基因在斑马鱼早期发育过程中的动态表达。结果发现,ca15b在斑马鱼早期发育过程中存在显著的原始生殖细胞(Primordial germ cell,PGC)特异表达模式。ca15b是一个母源性表达的基因:在分裂期的胚胎中,其mRNA集中分布于位于分裂沟的生殖质(Germ plasm);从囊胚期开始,可以观察到其在PGC中的特异表达;在原肠胚中,其mRNA在体细胞中急剧降解,仅特异表达于PGC,这一表达特征一直持续到受精后1d的胚胎。将体外合成的包含5′UTR和3′UTR的ca15b全长mRNA注射到斑马鱼胚胎后,仅能增强原肠期之前胚胎中ca15b的整体杂交信号;在原肠胚期之后,注射的mRNA在体细胞中快速降解。这提示在ca15b mRNA上可能存在某种转录后调控其在早期胚胎体细胞中降解而在PGC中稳定存在的机制。     

整体原位杂交法初步研究MMP11b在斑马鱼胚胎发育过程中的表达

克隆斑马鱼基质金属蛋白酶11b（MMP11b）基因,并研究其在斑马鱼胚胎早期发育中的时空表达状况。收集不同发育时期的斑马鱼胚胎,制备DIG标记的MMP11b RNA探针,采用全胚胎原位杂交方法研究MMP11b基因在斑马鱼胚胎的表达。MMP11b基因在胚胎受精后一个细胞时期就开始表达,并且一直持续到96h,从受精后24h起,在耳囊处表达明显,在受精后48h时期在胸鳍和肛门处也有特异性表达。MMP11b在斑马鱼胚胎发育不同时期表达明显,且在耳囊处有持续表达。     

斑马鱼整体原位杂交法研究MMP15a的发育相关表达的初步观察

克隆斑马鱼基质金属蛋白酶15a（MMP15a）基因,并研究其在斑马鱼胚胎早期发育中的时空表达状况。收集不同发育时期的斑马鱼胚胎,制备DIG标记的MMP15a RNA探针,采用全胚胎原位杂交方法研究MMP15a基因在胚胎斑马鱼的表达。结果MMP15a基因在胚胎受精后一个细胞时期就开始表达,从受精后24h起,在眼睛处表达明显,从受精后48h MMP15a在胸鳍和耳囊有特异性表达至到受精后96h。MMP15a在斑马鱼胚胎发育不同时期表达明显,且在胸鳍和耳囊处有持续表达。