斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的表达及其对不同环境刺激的响应简

研究获得了斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的cDNA,进行了序列比对和系统进化分析,并采用实时定量RT-PCR(qPCR)方法研究了其表达模式及对不同环境刺激的转录反应。研究发现,斑马鱼nr1d4a和nr1d4b是由基因复制产生的旁系同源基因,具有高度保守的DNA结合结构域和配体结合结构域。斑马鱼nr1d4a和nr1d4b的表达模式具有明显的差别。nr1d4a在胚胎发育早期的表达量很低,72 hpf时开始显著升高;而nr1d4b具有较高水平的母源性表达,6 hpf时的表达量明显降低,但也在72 hpf显著回升。nr1d4a在脑和肾脏中表达量最高,其次是鳃、卵巢、精巢和眼,在肝脏中的表达量最低;nr1d4b在卵巢中表达量最高,其次是精巢和脑,在肠道和心脏中表达量最低。斑马鱼nr1d4a和nr1d4b都能被多种环境刺激瞬时诱导表达。16℃低温处理0.5h就能显著诱导斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的表达,但处理6h后其诱导效应开始下降并逐渐消失。除低温外,重金属(2μmol/L镉)、缺氧(5%氧气)和盐度(5‰)处理均能瞬时诱导nr1d4a和nr1d4b的表达,说明nr1d4a和nr1d4b基因可能参与斑马鱼对多种环境刺激的适应性反应。研究为深入揭示鱼类nr1d4a和nr1d4b基因的生物学功能及其表达调控机制奠定了基础。     

Sema4d基因在斑马鱼早期发育过程中的表达

目的:研究sema(semaphorin)4d基因在斑马鱼早期发育过程中的表达.方法:提取斑马鱼胚胎的总RNA,制备地高辛标记的sema4d RNA反义探针,WISH(整胚胎原位杂交)研究sema4d在斑马鱼早期发育过程中的表达.结果:成功合成sema4d基因探针,获得sema4d基因在斑马鱼早期发育过程中的表达情况:sema4d在0.75 hpf(hours post fertilization)、1.0 hpf、1.5 hpf、12 hpf前普遍性表达;17 hpf开始至24 hpf在头部表达较多,在脊髓、肌肉、中间细胞群ICM(intermediate cell mass)区处有特异性表达区处有特异性表达;48 hpf在头部和躯干肌肉持续表达.结论:Sema4d在早期参与了造血的发生,在脑部,脊髓,肌肉的发育中可能起到了重要作用.     

斑马鱼nrf基因时空表达分析及其在调控胰外分泌酶原基因表达中的作用研究

通过GenBank搜索发现,斑马鱼中有6个nrf同源基因,即nfe2、nrf1a、nrf1b、nrf2a、nrf2b和nrf3。为了研究6个nrf在物种之间的关系,实验对6个Nrf蛋白进行系统发育树分析,结果显示6个Nrf蛋白的分子进化趋势与物种进化趋势一致,尽管在硬骨鱼类中由于基因组倍增的原因,nrf1和nrf2基因各产生了两个拷贝,但Nrf蛋白仍然是比较保守的。此外,实验选取斑马鱼胚胎发育十个不同时期（1 cell、2 cell、3.5 hpf、6 hpf、12 hpf、24 hpf、36 hpf、48 hpf、72 hpf、96 hpf）,对其表达模式进行了详细的研究,结果显示:6个nrf在一细胞期都有转录信号,且胚胎发育早期（48 hpf之前）全身广泛表达。72 hpf后,nrf1b、nrf2a、nrf2b、nrf3和nfe2基因的表达部位主要集中在头部、部分躯干、肠处,nrf2b还在脊髓处有微弱的表达。总体来说,6个nrf基因的表达部位基本重叠。研究还利用双荧光素酶检测系统检测了6个Nrf蛋白对胰外分泌酶原基因（tryl）转录的调控,结果显示nrf1a、nrf2a、nrf2b与nfe2的过表达能使tryl的表达上调,而nrf1b与nrf3的过表达能抑制tryl的表达。研究结果将为深入研究斑马鱼6个nrf基因的功能叠加、互补及其功能歧化奠定基础。     

斑马鱼akt3 基因的克隆及其表达图谱与过表达分析

采用RT-PCR 和RACE 相结合的方法, 克隆得到了斑马鱼的akt3/pkb 基因, 其cDNA 全长为2874 bp,编码479 个氨基酸。斑马鱼akt3 具有akt 家族成员间保守的PH 结构域、催化活性结构域和调节结构域以及两个保守的磷酸化位点Thr305 和Ser472。与已发表的人、大鼠、小鼠的akt3 氨基酸序列比较, 相似性分别为95.8%、94.7%和95.4%。对斑马鱼早期胚胎进行RT-PCR 检测显示, akt3 在0-4hpf(hours post fertilization)含量水平较高, 6hpf 到12hpf 降低至较低水平, 16hpf 后表达量开始逐渐上升, 60hpf 至96hpf 则稳定在较高水平。原位杂交结果表明: akt3 在2hpf 至96hpf 的胚胎中整体都有表达, 没有组织特异性。在成鱼中, 除鳃部外, akt3 在所检测的其他各组织器官中均有表达, 在脑部和卵巢表达量较高; 利用显微注射持续表达myr-akt3 mRNA 研究其功能充分性时结果显示, 过量表达斑马鱼akt3 mRNA 能使斑马鱼胚胎发育滞后且伴随着尾部短粗、体节模糊、尾末端膨大甚至严重缩短等不同程度畸形。而在斑马鱼myr-akt3 注射组发育至24hpf 时观察(以排除akt3 造成的发育延迟的影响), 发现注射过akt3 的斑马鱼胚胎的脑部厚度较对照组显著增大, 表明akt3 对斑马鱼胚胎脑部尺寸发育有影响。       

黄体酮对成年斑马鱼下丘脑-垂体-性腺轴相关基因转录表达的干扰效应

黄体酮(P4)是一种类固醇激素。为了探究P4的内分泌干扰效应, 选择成年斑马鱼(Danio rerio)作为受试生物, 研究了P4对斑马鱼下丘脑-垂体-性腺轴(HPG轴)相关基因转录表达影响。成年斑马鱼在不同浓度P4(2、11和16 ng•L–1)下处理21 d。结果显示: 暴露于高浓度组的P4能够抑制雌鱼大脑中促性腺激素释放激素2(gnrh2)、促性腺激素释放激素3(gnrh3), 卵泡刺激素(fshb)、雌激素受体1(esr1)基因的转录表达; 然而诱导了雄鱼大脑中fshb、黄体生成素(lhb)、雄激素受体(ar)基因的转录表达, 这些转录变化暗示了P4对成年斑马鱼有潜在的弱雄激素效应。此外, P4暴露对雌鱼卵巢和雄鱼精巢类固醇合成途径中固醇激素合成急性调节蛋白(star)、细胞色素p450介导侧链裂解酶(cyp11a1)、17α羟化酶(cyp17)、卵巢细胞色素P450芳香化酶(cyp19a1a)、11β羟化酶(cyp11b)、羟基类固醇3β脱氢酶(hsd3b)、羟基类固醇20β脱氢酶(hsd20b)、羟基类固醇17β脱氢酶3(hsd17b3)、羟基类固醇11β脱氢酶2(hsd11b2)以及受体信号途径中孕激素受体(pgr)、esr1、ar基因的转录表达没有显著影响。可见, 在P4暴露下, 斑马鱼大脑比性腺更加敏感。总而言之, P4能够改变斑马鱼大脑中HPG轴相关基因的转录表达水平, 进而对斑马鱼的内分泌系统具有潜在的危险。     

黄河鲤性别决定时间和相关基因表达研究

鱼类性别决定和分化机制极为复杂,通过性腺组织切片鉴定得出黄河鲤从未分化性腺发育为Ⅱ期精巢、卵巢的时间为受精后第40天到第80天。选取一些可能参与黄河鲤性别决定分化相关的基因（amh、ar、cyp19a、cyp19b、dax1、dmrt1、er、foxl2、nobox、sox9a、sox9b、zp2）进行实时荧光定量PCR分析各个基因在受精后40d、45d、50d、55d、65d和80d的表达情况。结果显示性别决定相关基因在50d都有高表达,推测45-50 d为性别决定的关键时间。ar、amh、dax1、dmrt1、sox9a、sox9b六个基因在80d雄性表达量升高,且雄性明显高于雌性,推测这些基因参与精巢分化发育过程。cyp19a、cyp19b、foxl2、nobox、zp2五个基因在80d雌性表达升高,且高于雄性,推测其可能参与卵巢分化发育。     

microRNA-10a/b通过抑制Mib1调节斑马鱼神经元的发育

该文研究了microRNA-10(miR-10)家族miR-10a/b在斑马鱼胚胎发育时期神经管的表达及其对神经元发育的影响。通过斑马鱼胚胎整体原位杂交及Taq Man PCR技术分析研究miR-10a/b在斑马鱼胚胎期神经管的表达情况。利用吗啡啉(morpholino,Mo)修饰的反义寡核苷酸敲低技术建立miR-10a/b下调的斑马鱼模型,研究miR-10a/b下调后神经元发育异常的表型,并分析鉴定miR-10调控神经元发育的下游靶点。结果发现,受精后24 h(24 hours post fertilization,24 hpf)和48 hpf,miR-10a和miR-10b在斑马鱼神经管中高表达;miR-10a/b-Mo下调miR-10a/b的表达后,背神经管中神经元数量明显变少;下调Mib1(mindbomb E3 ubiquitin protein ligase 1)能挽救miR-10下调引起的神经元表型异常;miR-10a/b下调后胚胎神经管中Mib1表达显著上调。上述结果表明,miR-10a/b通过抑制Mib1的表达来影响斑马鱼神经元的发育。     

低温压力下水通道蛋白1b(aqp1b)基因的表达及表观调控

水通道蛋白是(aquaporins,AQPs)介导水分子被动跨膜转运的内在膜蛋白。本研究发现在低温胁迫下斑马鱼胚胎成纤维细胞(ZF4)中aqp1b基因相对表达水平显著升高,为研究低温胁迫下斑马鱼水通道蛋白(aqp1b)基因的表达调控机制,采用染色质免疫共沉淀-实时荧光定量PCR(Ch IP-q PCR)法和甲基化DNA免疫沉淀-实时荧光定量PCR(Me DIP-q PCR)法,研究低温压力下ZF4细胞中aqp1b基因启动子区域组蛋白修饰和DNA甲基化水平的变化。Ch IP-q PCR分析表明:低温处理5 d后aqp1b基因启动子区域H3K4me3(激活性组蛋白修饰标志)修饰水平比对照组显著提高3.1倍(p0.05);而H3K27me3(抑制性组蛋白修饰标志)修饰水平比对照组显著降低2.1倍(p0.01)。Me DIP-q PCR分析表明:低温处理组aqp1b基因启动子区域甲基化水平比对照组显著下调7.3倍(p0.01)。研究表明,低温压力下ZF4细胞中aqp1b基因的表达受到了表观遗传机制调控以适应低温压力。     

己烯雌酚抑制斑马鱼精子发生及其可能的分子机制

为研究内分泌干扰物己烯雌酚(DES)对鱼类精巢发育和配子发生的影响, 研究用DES(0.1、1和10 g/L, 暴露20d)对内分泌干扰研究的经典模式动物斑马鱼(Danio rerio)雄性成鱼进行了处理。组织学研究结果表明, DES严重影响斑马鱼精子发生。同时, 研究克隆了斑马鱼与生殖细胞发育和减数分裂相关的vasa、dmc1的部分cDNA, 对其组织和细胞表达模式进行了研究。结果表明, vasa仅表达于精巢的精原细胞、初级精母细胞和卵巢不同时期的生殖细胞; 而dmc1则表达于精巢精母细胞和卵巢卵母细胞发育早期。半定量PCR结果表明, DES处理后vasa的表达没有明显变化; 而dmc1的表达则被明显抑制, 且呈时间依赖性和剂量依赖性效应; 而转录因子dmrt1和雄激素合成关键酶基因P450 11的表达也被显著抑制。因此本研究推测, DES可能通过抑制dmrt1和P450 11的表达诱导了斑马鱼生殖细胞凋亡; 并通过抑制dmc1的表达阻碍了减数分裂。       

斑马鱼fem-1c cDNA克隆与表达分析

为进一步探究鱼类性别决定的相关机理, 增加对鱼类性控基因表达和功能的认识, 克隆斑马鱼fem-1c 基因并对其进行表达分析。研究采用RACE-PCR方法从斑马鱼卵巢组织cDNA中克隆了fem-1c的cDNA全长序列, 其大小为2701 bp, 编码618个氨基酸。生物信息学分析显示, 斑马鱼FEM-1C蛋白包含9个ANK结构域、2个TPR结构域和2个低复杂性区域, 与其他脊椎动物的FEM-1C蛋白序列保守性较高。脊椎动物的fem-1c与tmed7、trim36等邻近的45个基因具有保守的同线性关系。半定量RT-PCR实验结果显示斑马鱼fem-1c在受精后17d开始表达, 并特异地表达于成体卵巢组织中。RNA原位杂交结果显示, fem-1c基因mRNA定位于卵巢组织的Ⅰ期和Ⅱ期卵母细胞胞质中。fem-1c的时空表达特征暗示其在斑马鱼卵巢分化中具有重要作用。       

The zebrafish orphan nuclear receptor genes nr2e1 and nr2e3 are expressed in developing eye and forebrain

Mammalian Nr2e1 (Tailless, Mtll or Tlx) and Nr2e3 (photoreceptor-specific nuclear receptor, Pnr) are highly related orphan nuclear receptors, that are expressed in eye and forebrain-derived structures. In this study, we analyzed the developmental expression patterns of zebrafish nr2e1 and nr2e3. RT-PCR analysis showed that nr2e1 and nr2e3 are both expressed during embryonic and post-embryonic development. To examine the spatial distribution of nr2e1 and nr2e3 during development whole-mount in situ hybridization was performed. At tailbud stage, initial nr2e1 expression was localized to the rostral brain rudiment anterior to pax2.1 and eng2 expression at the prospective midbrain-hindbrain boundary. During subsequent stages, nr2e1 became widely expressed in fore- and midbrain primordia, eye and olfactory placodes. At 24hpf, strong nr2e1 expression was detected in telencephalon, hypothalamus, dorsal thalamus, pretectum, midbrain tectum, and retina. At 2dpf, the initially widespread nr2e1 expression became more restricted to distinct regions within the fore- and midbrain and to the retinal ciliary margin, the germinal zone which gives rise to retina and presumptive iris. Expression of nr2e3 was exclusively found in the developing retina and epiphysis. In both structures, nr2e3 expression was found in photoreceptor cells. The developmental expression profile of zebrafish nr2e1 and nr2e3 is consistent with evolutionary conserved functions in eye and rostral brain structures.