Ash2l-1调控小鼠卵黄囊早期造血

作为甲基转移酶MLL/SET1复合体的核心成分之一,ASH2L能够促进组蛋白H3K4me3修饰的形成,并在小鼠早期胚胎发育过程中行使重要功能.在小鼠中,由于启动子的选择性使用,Ash2l会转录成两种不同长度的转录本并形成两种蛋白质亚型:ASH2L-1和ASH2L-2.目前有关该基因在小鼠胚胎发育中的作用机制及不同亚型的功能还不清楚.本文利用CRISPR/Cas9技术特异敲除Ash2l-1并研究该亚型的生理学功能.研究结果发现,当Ash2l-1缺失时,小鼠胚胎在E9.5~E10.5时发生致死.特别是Ash2l-1-/-E9.5胚胎的卵黄囊血管和早期造血发育存在明显缺陷.转录组测序结果显示,Ash2l-1的缺失影响红细胞发育和成熟、血管发生和形成相关基因的表达.H3K4me3的CUT&RUN结果显示,在一些表达下调关键基因的启动子区,H3K4me3修饰水平出现下降.以上结果表明,Ash2l-1在小鼠卵黄囊的早期造血和血管形成过程中是必不可少的,它可能是通过调控关键基因启动子区的H3K4me3修饰水平而控制这些基因的表达,从而在相关过程中行使功能.     

Lnc-RAP3对小鼠3T3-L1前脂肪细胞分化的影响

长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是一类长度大于200nt、没有长开放阅读框架但往往具有mRNA结构特征的RNA,可以在转录及转录后水平参与基因的表达调控。近年来,有研究证实lncRNA对脂肪生成具有重要作用。Lnc-RAP3位于小鼠(Mus musculus)17号染色体,其表达量在小鼠脂肪细胞分化前后呈现显著差异,但其具体的生物学功能尚不清楚。为探讨lnc-RAP3在小鼠3T3-L1前脂肪细胞成脂分化中的作用,本文首先构建了lnc-RAP3的真核表达载体pcDNA3.1-RAP3,利用脂质体将pcDNA3.1-RAP3和人工合成的lnc-RAP3的siRNAs分别转染3T3-L1前脂肪细胞,并对转染后的细胞进行诱导分化,并通过油红O染色、qRT-PCR检测成脂分化相关基因表达等方法比较过表达和敲降lnc-RAP3对3T3-L1前脂肪细胞成脂分化的影响。结果显示,过表达lnc-RAP3后,细胞内脂滴聚集显著减少(P<0.05),在诱导分化第0 d、2 d和4 d时C/EBPα、Glut4、PPARγ、LPL和FAS的表达水平均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)下降;敲降lnc-RAP3后,细胞内脂滴聚集显著增多(P<0.05),同时在诱导分化第0 d、2 d时PPARγ、LPL、C/EBPα、FAS和Glut4的表达水平呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)升高。本研究结果表明,lnc-RAP3可能通过影响成脂分化相关基因的表达来抑制3T3-L1前脂肪细胞的成脂分化。     

Toll样受体4(TLR4)基因剔除小鼠构建及初步表型分析

目的 利用CRISPR/Cas9技术构建Toll样受体4(TLR4)基因敲除小鼠模型,并观察突变小鼠对革兰氏阴性细菌脂多糖(LPS)刺激响应的变化。方法 针对TLR4基因外显子2设计并合成1对sgRNA片段,与编码Cas9的mRNA混合后通过受精卵显微注射方法,建立TLR4基因敲除小鼠,通过繁育获得基因敲除纯合子小鼠(TLR4^-/-小鼠);通过LPS刺激,分析TLR4^-/-小鼠对炎症应激的反应情况,并在分子和病理水平上和野生型对照(WT)进行比较。结果 PCR及测序检测表明TLR4基因外显子2在小鼠基因中被成功敲除;给予LPS刺激后,IL1β、IL6、MyD88、iNOS及TNFa等炎症因子的表达在野生型小鼠的心、肝和肺组织中显著上调,而在TLR4^-/-小鼠中则几乎没有变化;血生化指标显示LPS刺激后WT小鼠血清中的尿素(Urea)和肌酐(Cre)水平显著升高,而TLR4^-/-小鼠刺激前后无显著变化,病理分析同样发现TLR4^-/-小鼠能够抵抗LPS对肾组织的损伤。结论 利用CRISPR/Cas9技术成功构建了TLR4基因剔除小鼠模型,TLR4的缺失能够降低IL1β、IL6、MyD88、iNOS及TNFa炎症因子对LPS刺激的响应,抑制LPS引起的炎症反应及对组织的损伤。     

COMPASS核心成员Ash2l通过调控细胞周期影响神经祖细胞增殖

为探究Ash2l(absent, small, or homeotic 2-like, Ash2l)对小鼠大脑皮质神经祖细胞(neural progenitor cells, NPCs)的增殖能力和细胞周期的影响。本研究利用NPCs标志物PAX6和TBR2,检测NPCs数量和分布的改变情况。结果显示,Ash2l敲除导致NPCs数量显著减少(P<0.05),且分布紊乱。对E16.5小鼠进行在体30 min EdU标记实验,检测NPCs 增殖能力,Ash2l敲除导致30 min EdU几乎无法进入NPCs(P<0.001)。结果表示,NPCs增殖能力受到严重的影响。用细胞周期M期标志物pH3,检测大脑皮质中处于M期的NPCs分布情况,同时提取了E16.5小鼠大脑皮质蛋白质,检测细胞周期蛋白 A的表达量。Ash2l敲除的NPCs的 M期细胞核分布紊乱,G₂期标志蛋白质细胞周期蛋白 A表达量减少。利用EdU和BrdU双标记法,计算NPCs的S期长度。Ash2l敲除后的NPCs的S期长度缩短(P<0.05)。因此,Ash2l调控NPCs细胞周期进程,进而影响NPCs的增殖能力,敲除小鼠大脑皮质发育异常。本研究强调了表观遗传调控对胚胎期神经系统发育的重要作用,并对表型进行了深入探索。     

利用CRISPR/Cas9系统构建FGF21基因敲除小鼠模型

成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors, FGFs)是细胞间的多功能信号分子,调节生物体的多种生理功能。FGF21作为一种重要的调控因子,对毛囊发育及生长周期具有重要作用。为研究FGF21基因对毛囊发育及生长周期的影响及作用机制,本研究通过构建靶向敲除FGF21基因的载体,体外将Cas9 mRNA和gRNA显微注射到FVB小鼠受精卵中,在小鼠FGF21基因的第1外显子上造成移码突变,从而获得FGF21基因敲除(knock out, KO)小鼠。通过测序鉴定F₀代小鼠基因型,共获得3只FGF21等位基因敲除小鼠(Fgf21 ^-/-);qRT-PCR和Western blotting结果表明,在Fgf21 ^-/-小鼠中未检测到FGF21 mRNA表达和FGF21蛋白表达;经脱毛再生及皮肤组织H&E染色发现,与野生型(wild type, WT)小鼠相比,Fgf21 ^-/-小鼠体重降低、器官组织未出现异常变化、毛发生长速度减慢、毛囊的直径和毛发的密度均减小。本研究利用CRISPR/Cas9技术成功构建了Fgf21 ^-/-小鼠模型,为后续研究FGF21基因在毛囊发育及生长周期中的功能提供了更好的动物模型。     

Synaptotagmin 1基因敲除对小鼠行为的影响*

目的: 研究Synaptotagmin 1基因敲除(Syt1^+/-)对小鼠情绪行为的影响并初步探讨其可能机制。方法: 选取8周龄雄性Syt1^+/-小鼠及同窝野生型(WT)小鼠各5只,采用免疫荧光染色方法观察小鼠前额叶皮层、海马、杏仁核、伏隔核、纹状体和腹侧被盖区等6个脑区中Syt1的表达;选用8周龄雄性Syt1^+/-小鼠9只,以及WT小鼠10只为对照,通过旷场实验、高架十字迷宫实验和强迫游泳实验检测比较成年Syt1^+/-小鼠和WT小鼠的焦虑样行为;另选用8周龄雄性Syt1^+/-小鼠及WT小鼠各5只,检测小鼠前额叶皮层、海马和杏仁核的谷氨酸含量。结果: 与WT小鼠相比,Syt1^+/-小鼠在前额叶皮层、海马、杏仁核、伏隔核、纹状体和腹侧被盖区Syt1阳性细胞数目显著减少(P＜0.01);Syt1^+/-小鼠在旷场中总移动距离显著减少(P＜0.01),并更偏爱在外周区域活动(P＜0.01),对中心区域的探索欲望显著下降(P＜0.01);Syt1^+/-小鼠更偏好待在封闭安全环境中(P＜0.01),开臂探索次数(P＜0.05)和在其中运动的时间显著减少(P＜0.01);Syt1^+/-小鼠在强迫游泳实验中不动时间明显增加(P＜0.01);同时,Syt1^+/-小鼠杏仁核中谷氨酸的含量显著增加(P＜0.01)。结论: Syt1基因敲除可以引起小鼠显著的焦虑样行为,推测与杏仁核中谷氨酸含量增加有关。     

Pd-1基因敲除小鼠构建及初步表型验证

目的:细胞程序性死亡蛋白(programmed death ligand-1,PD-1)是机体T细胞的免疫检查点,也是肿瘤治疗的重要靶点。采用CRISPR/Cas9技术,利用非同源重组修复引入突变的方式,使基因蛋白读码框移码造成PD-1功能缺失,建立Pd-1基因敲除小鼠模型,为深入探究Pd-1基因功能及作用机制提供基础。方法:针对Pd-1基因2-4号外显子设计并合成2对sgRNA片段,与编码Cas9片段共同体外转录,通过受精卵显微注射方法将两者mRNA混合注射到C57BL/6小鼠受精卵中,经PCR产物测序鉴定获得F0代小鼠,之后与野生型C57BL/6小鼠交配获得F1代杂合子小鼠,F1代小鼠自交即获得F2代纯合子小鼠品系(Pd-1^-/-)。刀豆蛋白(concanavalin A,ConA)刺激Pd-1^-/-小鼠后,通过实时荧光定量PCR和流式细胞技术在mRNA和蛋白水平上分别检测Pd-1^-/-小鼠中Pd-1基因在转录和翻译过程中的表达情况,并通过ELISA方法检测Pd-1^-/-小鼠血清中IL-6、IFN-γ、IL12/IL23及TNF-α等因子的表达水平,初步分析Pd-1通路在T细胞反应调控中的作用机制及对免疫刺激的响应情况。结果:PCR及测序结果表明在小鼠基因组中Pd-1基因2-4号外显子被成功敲除;Real-Time PCR实验和流式检测结果显示:与野生型小鼠相比,Pd-1^-/-小鼠脾、肠系膜淋巴结、胸腺和血液各组织中Pd-1表达水平均显著降低;双抗夹心ELISA测定结果显示:Pd-1敲除后经ConA刺激,血清中IL-6和IFN-γ表达上调。结论:成功构建Pd-1基因敲除小鼠模型。Pd-1缺失能够上调IL-6和IFN-γ对ConA刺激的响应,增加ConA引起的炎症反应,为Pd-1的体内基因功能研究提供了新的小鼠模型和研究思路。     

鸡miR-17-92基因簇靶基因ZFPM2的鉴定及功能分析

miR-17-92基因簇在哺乳动物的许多生理和病理过程中发挥重要作用。本实验室前期研究发现,miR-17-92基因簇促进鸡前脂肪细胞的增殖,但其作用机制尚不清楚。为了揭示miR-17-92基因簇促进鸡前脂肪细胞增殖的作用机制,本研究采用CCK-8细胞增殖检测方法分析干扰ZFPM2对前脂肪细胞的影响,结果发现,干扰ZFPM2能显著促进鸡前脂肪细胞的增殖(P<0.01);与CCK-8分析结果相一致,干扰ZFPM2可致使细胞增殖标志基因PCNA、Ki67、Cyclin D1的mRNA表达量明显升高(P<0.01或P<0.05)。进一步对鸡ZFPM2基因进行生物信息学分析,发现该基因mRNA的3′UTR有两个区域存在miR-17-92基因簇4个成员(miR-17-5p、miR-20a、miR-19a及miR-19b)的潜在结合位点。为验证miR-17-92基因簇是否靶作用于鸡ZFPM2基因,构建了鸡ZFPM2基因3′UTR区的荧光素酶报告基因载体(野生型)(psi-CHECK2-ZFPM2-3′UTR-WT)及其突变型的荧光素酶报告基因载体(psi-CHECK2-ZFPM2-3′UTR-MUT)。报告基因活性分析显示,过表达mi-17-92基因簇能极显著地抑制野生型ZFPM2的报告基因活性(P<0.01);转染miR-17-5p、miR-20a及miR-19a的抑制剂均能显著地提高野生型ZFPM2报告基因的活性(P<0.01或 P<0.05),但这些抑制剂对突变型ZFPM2报告基因的活性无明显影响。qRT-PCR分析发现,miR-17-5p、miR-19a及miR-20a的抑制剂能显著提高内源性ZFPM2基因mRNA的表达水平(P<0.01或P<0.05)。共转染分析发现,尽管差异不显著,但miR-17-5p和miR-19a的抑制剂均倾向于降低ZFPM2干扰片段的促细胞增殖作用。本研究结果表明：miR-17-92基因簇成员miR-17-5p、miR-20a、miR-19a及miR-19b靶作用于ZFPM2;miR-17-92基因簇至少部分通过抑制ZFPM2基因表达从而促进鸡前脂肪细胞的增殖。     

地佐辛对缺氧复氧诱导的大鼠心肌细胞损伤的作用及机制

目的: 探讨地佐辛通过调控微小RNA-7a-5p(miR-7a-5p)/泛素E3连接酶10(TRIM10)表达影响缺氧复氧(H/R)诱导的大鼠心肌细胞H9C2氧化应激和凋亡的作用机制。方法: 将H9C2细胞分为对照组(细胞正常培养)、H/R组(缺氧处理3 h,复氧培养4 h)、不同剂量地佐辛干预组(分别采用10^-7、10^-6、10^-5 mmol/L的地佐辛预处理H9C2细胞24 h,再进行H/R处理)、H/R+miR-7a-5p组(转染miR-7a-5p mimics至H9C2细胞,然后进行H/R处理)、H/R+miR-NC组(转染miR-NC至H9C2细胞,然后进行H/R处理)、H/R+地佐辛+anti-miR-7a-5p组(10^-5 mmol/L的地佐辛预处理转染anti-miR-7a-5p的H9C2细胞24 h,再进行H/R处理)、H/R+地佐辛+anti-miR-NC组(10^-5 mmol/L的地佐辛预处理转染anti-miR-NC的H9C2细胞24 h,再进行H/R处理),每组细胞设置3个复孔,实验重复3次。酶联免疫吸附法检测细胞中氧化应激指标丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力,流式细胞术检测细胞凋亡,蛋白印迹(Western blot)法检测B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)、B淋巴细胞瘤-2相关蛋白(Bax)和泛素E3连接酶10(TRIM10)蛋白表达,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测miR-7a-5p和TRIM10 mRNA表达。双荧光素酶报告基因实验验证miR-7a-5p与TRIM10调控关系。结果: 与对照组比较,H/R组MDA含量、细胞凋亡率、Bax蛋白表达及TRIM10的mRNA和蛋白表达均升高(P＜0.05),而SOD和GSH-Px活力、Bcl-2蛋白表达和miR-7a-5p表达均降低(P＜0.05)。与H/R组比较,不同剂量地佐辛干预组MDA含量、细胞凋亡率、Bax蛋白表达及TRIM10的mRNA和蛋白表达均降低(P＜0.05),而SOD和GSH-Px活力、Bcl-2蛋白表达和miR-7a-5p表达均升高(P＜0.05),且不同剂量地佐辛干预组间各指标两两比较差异均显著(P＜0.05)。与H/R+miR-NC组比较,H/R+miR-7a-5p组MDA含量、细胞凋亡率、Bax蛋白表达及TRIM10蛋白表达均降低(P＜0.05),而SOD和GSH-Px活力、Bcl-2蛋白表达均升高(P＜0.05)。miR-7a-5p靶向负调控TRIM10表达。与H/R+地佐辛+anti-miR-NC组比较,H/R+地佐辛+anti-miR-7a-5p组MDA含量、细胞凋亡率、Bax蛋白表达及TRIM10蛋白表达均升高(P＜0.05),而SOD和GSH-Px活力、Bcl-2蛋白表达均降低(P＜0.05)。结论: 地佐辛可降低H/R诱导的大鼠心肌细胞H9C2氧化应激和凋亡,其可能通过调控miR-7a-5p/TRIM10轴发挥作用。     

小麦TaLCD基因的克隆及其对渗透胁迫的调节作用

半胱氨酸脱巯基酶(CDes)可催化降解半胱氨酸(Cys)生成硫化氢(H₂S)。通过克隆小麦(Triticum aestivum)中的L-半胱氨酸脱巯基酶基因TaLCD, 并将其在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过表达, 探讨TaLCD对渗透胁迫条件下种子萌发和根系生长的影响, 并分析其对干旱胁迫的调节作用。结果显示, 盐胁迫条件下, TaLCD过表达植株种子萌发率显著高于野生型; 甘露醇处理条件下, TaLCD过表达植株的根长也显著高于野生型, 且TaLCD过表达显著提高植株抗旱性。此外, TaLCD过表达植株对ABA更加敏感, ABA处理下TaLCD过表达植株的种子萌发率及根长均显著低于野生型。干旱胁迫下, TaLCD过表达植株胁迫响应基因(COR47、RD29A、RAB18和RD22)及ABA信号途径相关基因(NCED3、HAB1、HAB2、ABI1、ABI2和ABF2)的表达水平均显著高于野生型。因此推测, TaLCD增强植株抗旱和抗盐能力可能依赖于ABA信号途径。     

斑马鱼tbx2b调控心脏房室间隔发育的功能研究*

tbx2是早期心脏发育的关键基因。为进一步探究其对房室间隔(AVC)发育的影响,研究利用CRISPR/Cas9介导的基因敲除技术,成功构建了斑马鱼tbx2b突变体。通过T7E1酶切对其F₀进行敲除效率检测,结果显示平均敲除效率约为57.5%。F₁进一步筛选获得tbx2b杂合突变体,测序结果显示突变类型为11 bp碱基缺失的移码突变。tbx2b杂合子内交获得纯合子,tbx2b纯合突变体在5 dpf死亡并出现早期心脏环化异常表型。斑马鱼整胚原位杂交实验显示在3 dpf tbx2b纯合突变体中, 心脏腔室分化特异性标志基因nppa、nppb表达上调并异位表达在AVC,而AVC发育关键基因has2的表达消失。高效构建tbx2b突变体并初探其对下游基因的影响,为后续深入研究tbx2b对心脏AVC发育的作用奠定了基础,同时加深了人们对早期心脏调控网络的认识。     

Distribution pattern and influencing factors of soil salinity at Tamarix cones in the Taklimakan Desert

柽柳(Tamarix chinensis)沙包是塔克拉玛干沙漠特殊的生物地貌景观, 对维持区域生态环境的稳定具有极其重要的作用。该研究采用野外调查与室内分析相结合的方法, 选取且末、阿拉尔、策勒、塔中4个典型区域的柽柳沙包为研究对象, 对柽柳沙包0-500 cm土壤垂直剖面进行采样, 测定土壤pH值、枯落物含量、电导率及HCO₃ ^-、Cl ^-、SO₄ ^2-、Ca ²⁺、Mg ²⁺、K ⁺、Na ⁺含量, 分析柽柳沙包中土壤盐分的空间变化规律及其影响因素。结果表明: 1)从且末、阿拉尔、策勒到塔中, 土壤pH值总体呈升高趋势, 土壤电导率及Na ⁺、Ca ²⁺、Mg ²⁺、SO₄ ^2-含量总体呈降低趋势, K ⁺、Cl ^-、HCO₃ ^-含量没有明显的变化规律。2)盐分在4个样区的垂直分布主要表现为: 且末和策勒样区柽柳沙包的土壤盐分呈表层聚集现象; 阿拉尔和塔中样区柽柳沙包的土壤盐分呈深层聚集现象。随着土层深度的增加, 土壤pH值总体呈升高的趋势, 土壤枯落物含量总体呈降低趋势; 土壤电导率在且末和策勒样区总体呈降低趋势, 阿拉尔样区呈先降低后升高再降低的变化趋势, 而塔中样区呈先升高后降低再升高的变化趋势。3)根据相关性分析和主成分分析, 且末样区土壤枯落物含量、SO₄ ^2-、Na ⁺、K ⁺为影响土壤盐分含量的主要因子, 且土壤盐分以硫酸盐为主; 阿拉尔样区影响土壤盐分组成的主要因子为Cl ^-、Na ⁺; 策勒样区为Cl ^-、K ⁺、Na ⁺; 塔中样区为Cl ^-、Na ⁺、Ca ²⁺、SO₄ ^2-, 且土壤盐分均以氯化物为主。综合分析表明, 不同区域柽柳沙包中土壤盐分存在空间变异性, 柽柳沙包土壤盐分的变化与干旱沙漠地区强烈的蒸发作用、地表风蚀强度、地下水埋深、土壤中枯落物及柽柳的生物积盐效应等因素密切相关, 是影响不同区域土壤盐分分布的关键因子。     

Photogeneration of singlet oxygen (1O2) and free radicals (Sen·-, O·-2) by tetra-brominated hypocrellin B derivative

To improve photodynamic activity of the parent hypocrellin B (HB), a tetra-brominated HB derivative (compound 1) was synthesized in high yield. Compared with HB, compound 1 has enhanced red absorption and high molar extinction coefficients. The photodynamic action of compound 1, especially the generation mechanism and efficiencies of active species (Sen^·-, O^·-₂ and ¹O₂) were studied using electron paramagnetic resonance (EPR) and spectrophotometric methods. In the deoxygenated DMSO solution of compound 1, the semiquinone anion radical of compound 1 is photogenerated via the self-electron transfer between the excited and ground state species. The presence of electron donor significantly promotes the reduction of compound 1. When oxygen is present, superoxide anion radical (O^·-₂) is formed via the electron transfer from Sens^·- to the ground state molecular oxygen. The efficiencies of Sens^·- and O^·-₂ generation by compound 1 are about three and two times as much as that of HB, respectively. Singlet oxygen (¹O₂) can be produced via the energy transfer from triplet compound 1 to ground state oxygen molecules. The quantum yield of singlet oxygen (¹O₂) is 0.54 in CHCl₃ similar to that of HB. Furthermore, it was found that the accumulation of Sens^·- would replace that of O^·-₂ or ¹O₂ with the depletion of oxygen in the sealed system.     

组蛋白H3K4甲基转移酶复合物亚基Ash2参与裂殖酵母产孢

在氮源缺乏及信息素存在的条件下,裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)进行减数分裂并完成产孢。在此过程中,信息素介导的MAPK(Mitogen-activated protein kinases)信号通路调控减数分裂相关基因的表达。Spk1是MAPK通路的核心成员,通过蛋白磷酸化的方式激活转录因子Ste11,从而激活mei2⁺、mam2⁺和map3⁺等减数分裂相关基因的表达。尽管组蛋白H3K4甲基化参与基因转录激活、染色质重塑等诸多生物学过程,但其在裂殖酵母产孢过程中的作用并不清楚。文章通过序列比对,发现裂殖酵母Ash2作为H3K4甲基转移酶复合物COMPASS的亚基具有两个保守的结构域,定位于细胞核内参与H3K4的甲基化修饰。ash2⁺的缺失引起裂殖酵母在氮源缺乏时产孢过程的延迟及产孢率下降。ChIP、定量PCR分析结果显示,ash2⁺的缺失降低了spk1⁺编码区H3K4的二甲基化水平,造成spk1⁺mRNA水平的明显下调。在ash2Δ细胞中,虽然ste11⁺的转录水平没有变化,但Ste11的靶基因mei2⁺、mam2⁺和map3⁺的转录水平明显下降。在裂殖酵母中,组蛋白H3K4甲基转移酶复合物COMPASS的亚基Ash2通过调控二甲基化水平修饰从而调节MAPK信号通路,参与裂殖酵母的有性生殖,为建立表观遗传修饰与减数分裂之间的联系提供了新的线索。