利用G-TRACE技术追踪果蝇后肠肠细胞谱系的发育模式

【目的】果蝇是完全变态昆虫,蛹期经历了幼虫组织解离和成虫组织重塑的过程。本研究旨在利用细胞谱系追踪方法 G-TRACE(Gal4 technique for real-time and clonal expression)这一新的遗传学技术,检测果蝇幼虫后肠肠细胞在蛹期发育过程中是否发生细胞迁移。【方法】采用黑腹果蝇Drosophila melanogaster engrailed-Gal4(en-Gal4)品系和G-TRACE品系杂交,并引入tub-gal80ts控制Gal4的开启时间,分别在果蝇幼虫期和蛹期进行细胞谱系追踪。幼虫期追踪:亲代产卵后将卵置于30℃培养,3龄中期转入18℃培养,成虫羽化1 d内进行检测。蛹期追踪:亲代产卵后将卵置于18℃培养,在蛹期不同发育阶段转入30℃培养,待虫体羽化后检测成虫肠道。【结果】当在果蝇幼虫期启动细胞谱系追踪,在蛹期停止追踪,发现中肠靠近中后肠边界处以及马氏管存在绿色肠细胞。而当在果蝇幼虫期关闭细胞谱系追踪,在蛹期开始追踪,则发现虫体中肠各部位及马氏管分布着绿色肠细胞。en基因在果蝇蛹期肠道中表达。【结论】结果表明,在果蝇蛹形成过程中,后肠的部分肠细胞迁移至中肠和马氏管,参与中肠和马氏管的重塑。本研究对于探索昆虫在变态发育过程中成虫器官的重塑机制具有重要的意义。     

TFIID在配子发生和早期胚胎发育过程中的作用

配子发生以及胚胎早期发育过程受严格且有序的基因表达调控。多种转录因子与靶基因结合,激活基因的时空特异性表达,实现受精卵全能性的获得,完成母型基因组转录调控向合子基因组转录调控的转变以及随后胚胎细胞的分化调节。研究表明,TFIID转录因子家族在这些关键阶段起重要作用,在基因转录调节的起始阶段,TFIID转录因子家族成员作为通用转录因子被招募到靶基因的启动子上,与其他转录因子共同形成转录前起始复合物,起始转录。该文总结了TFIID转录因子的结构、作用方式,以及在配子发生和早期胚胎发育中的调控作用。     

Pygo基因的细胞定位及其在果蝇发育过程中的表达(英文)

Wingless信号传导是果蝇胚胎和幼虫发育过程中的一个关键性的信号传导通路。已鉴定出来许多参与Wg Wnt信号传导的Wg或其脊椎动物同源基因Wnt下游传导通路的基因。Wg下游的Wg信号传导是由核TCF LEF 1通过Armadillo (Arm) β catenin介导的。pygopus (pygo)是一个最近发现的Wg Wnt信号传导通路新成员。通过细胞定位实验发现pygo专一性的表达在细胞核中。运用反义mRNA作探针的原位杂交技术 ,观察到了pygo基因在果蝇胚胎中的表达特性。虽然pygo普遍表达于果蝇胚胎发生全过程 ,但pygo在前囊胚层 (pre blastoderm)中的表达水平相对较高 ,这说明胚胎发生过程中来自母方的贡献较高。在幼虫组织 (包括翅成虫盘 ,眼成虫盘和腿成虫盘 )的发育过程中 ,pygo的表达水平总的来说比较低。然而 ,比较翅成虫盘 ,眼成虫盘和腿成虫盘的pygo表达水平 ,则在翅成虫盘和腿成虫盘pygo的表达水平相对较高。     

利用RNAi技术研究果蝇心脏发育基因的功能

RNAi是近两年发展起来的一种阻抑基因表达的新方法。它通过导入一段与内源基因同源的双链RNA序列（dsRNA）,使内源mRNA降解,从而达到阻抑基因表达的目的。目前已在线虫、果蝇、臭虫、真菌及植物等生物中建立RNAi技术,用于研究某些特定基因或已知基因在特定发育时期的功能。对于难于获得突变体的基因或生物体,RNAi技术尤其有效。虽然果蝇心脏发育基因wingless和tinman在果蝇心脏发育的早期功能已经清楚,它们都与果蝇心脏前体细胞的形成有关,但它们在果蝇心脏发育的后期功能仍有待进一步研究。实验运用RNAi技术,分别将tinman和wingless的dsRNA注入果蝇的早期胚胎,得到了这两个基因的dsRNA干扰表型,与两个基因的突变体表型非常相似,都表现为果蝇心脏前体细胞不能形成或心脏管缺失。尤其是tinman基因的dsRNA,还引起了肠中胚胎层缺失和体壁肌肉组织的紊乱,而wingless基因的dsRNA却只影响心脏的形成,而不影响肠中胚层,说明dsRNA干扰具有非常强的特异性,因而不失为研究果蝇心脏发育基因功能的有效方法。     

心脏发育的基因调控

心脏发育是一个复杂的过程.在脊椎动物和无脊椎动物果蝇中驱动早期心脏分化的基因具有惊人的相似性.以果蝇、斑马鱼、小鼠等作为模式动物,以心脏的发育过程为主线,探讨了心脏发育的基因调控的研究进展.     

高流动性蛋白基因过量表达对果蝇发育的影响

HmgD基因编码果蝇高流动性蛋白（High mobility group proteins, HMG）的同源物,它可以参与染色质的组装。目前关于HMGD蛋白在果蝇胚胎发育过程中的作用尚无定论。我们采用UAS-Gal4系统,通过功能获得性突变的方法研究了HmgD基因过量表达对果蝇发育的影响。结果表明：HmgD过量表达对果蝇胚胎期发育的影响较弱,而对后期幼虫的发育具有很大的影响;HmgD过量表达的果蝇胚胎死亡率增高,但这种影响不是很大,因为一部分胚胎仍然能够发育至成体;但是当HmgD在广泛表达的Gal4驱动子（ActGal4）的控制下过量表达时导致子代大量死亡,特别是用4个拷贝的转基因果蝇进行杂交时,后代中的突变型在三龄幼虫末期全部死亡;部分突变型幼虫体内长有黑色素瘤,其血淋巴中的血细胞数量极显著地高于野生型。RT-PCR分析表明,突变幼虫中与血细胞增殖有关的Ras-MAPK途径和Toll途径被异常激活。这些结果显示：HmgD过量表达可能引起染色质结构疏松,激活了特定的转录因子,从而引发了三龄幼虫期异常的转录调控,并导致幼虫死亡。     

异位表达Dichaete对果蝇足部发育的影响及其作用机制

【目的】果蝇Dichaete基因是Sox家族B亚家族基因,其表达贯穿整个胚胎发育阶段,在个体发育过程中发挥重要作用。Dichaete在野生型果蝇幼虫足芽上也有微弱表达,然而其在足发育过程中的作用少有报道。本研究旨在研究异位表达Dichaete对果蝇足部形态构成的影响,探索相关的作用机制。【方法】黑腹果蝇Drosophila melanogaster en-Gal4品系雄性成虫与UAS-Dichaete转基因品系处女蝇杂交,驱动Dichaete异位表达,解剖子一代成虫足,在显微镜下观察异位表达的Dichaete对成虫足形态结构的影响;同时采用免疫组化技术检测异位表达Dichaete对果蝇足芽细胞凋亡和Distal-less(Dll)表达的影响。【结果】异位表达Dichaete导致黑腹果蝇成虫足末端结构缺陷,引起3龄幼虫足芽细胞凋亡增加,上调了Distal-less基因的表达,但对Wg和Dpp信号均无影响;抑制细胞凋亡也无法拯救该缺陷。【结论】异位表达Dichaete导致黑腹果蝇成虫足末端结构缺陷,Dichaete可能通过上调Distal-less基因影响足部发育。     

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。     

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。     

利用果蝇模型研究人类心脏早期发育的分子机理

近年来,果蝇心脏转化的遗传机制已初步研究清楚,但控制人类心脏早期发育的基因尚待鉴定。因为调控果蝇和脊椎动物早期心脏细胞命运定型的途径具有保守性,果蝇是一种探讨人类心脏早期发育的分子机理的理想动物模型。为此目的,我们采用P转座子和EMS诱变技术建立了约3000个隐性致死基因平衡系。通过心脏前体细胞特异性抗体免疫组化筛选,我们选出200余个表现心脏突变表型的平衡致死系。我们进一步利用RNAi技术对一些基因的功能进行了初步的研究,证明这些基因表现RNAi的突变表型,该类突变表型与基因突变时表现的表型相似,即心管呈缺陷型或无心脏前体细胞形成。利用果蝇和人类基因组计划获得的成果,我们从果蝇心脏侯选基因中初步克隆和鉴定了50个人类同源基因,其中20个是新基因。Northen印迹分析表明,一部分人类基因在心脏组织中有表达,从而为研究这些基因在人类心脏早期发育中的作用提供了信息。目前,我们正在建立转基因果蝇,以此为模型研究这些基因是否对心肌细胞发生或心肌功能起调控作用。产生心肌细胞突变类型的基因如果类似于人类心脏病综合症,则可以作为人类心脏疾病侯选基因作进一步的分析。     

果蝇心脏发育基因调控的研究进展

果蝇心脏的发育是一个受到一系列基因共同调控的复杂过程,这些基因在脊椎动物和无脊椎动物果蝇中具有惊人的相似性,对于它们功能的研究将有助于揭示人类心脏发育的过程及分子控制机理.通过将果蝇作为一种重要的模式动物,对心脏发育基因调控的研究进展作一综述.     

利用果蝇模型研究人类心脏早期发育的分子机理(英文)

近年来 ,果蝇心脏特化的遗传机制已初步研究清楚 ,但控制人类心脏早期发育的基因尚待鉴定。因为调控果蝇和脊椎动物早期心脏细胞命运定型的途径具有保守性 ,果蝇是一种探讨人类心脏早期发育的分子机理的理想动物模式。为此目的 ,我们采用P转座子和EMS诱变技术建立了约 3 0 0 0个隐性致死基因平衡系。通过心脏前体细胞特异性抗体免疫组化筛选 ,我们检出 2 0 0余个表现心脏突变表型的平衡致死系。我们进一步利用RNAi技术对一些基因的功能进行了初步的研究 ,证明这些基因表现RNAi的突变表型 ,该类突变表型与基因突变时表现的表型相似 ,即心管呈缺陷型或无心脏前体细胞形成。利用果蝇和人类基因组计划获得的成果 ,我们从果蝇心脏侯选基因中初步克隆和鉴定了 5 0个人类同源基因 ,其中 2 0个是新基因。Northen印迹分析表明 ,一部分人类基因在心脏组织中有表达 ,从而为研究这些基因在人类心脏早期发育中的作用提供了信息。目前 ,我们正在建立转基因果蝇 ,以此为模型研究这些基因是否对心肌细胞发生或心肌功能起调控作用。产生心肌细胞突变类型的基因如果类似于人类心脏病综合症 ,则可以作为人类心脏疾病侯选基因作进一步的分析。     

PcG蛋白复合体对Hox基因调节的研究

PcG蛋白广泛参与到生长、发育、增殖、分化以及肿瘤发生等重要过程.而目前为止对PcG蛋白的靶基因研究最透彻的就是Hox家族. Hox基因存在于一个高度保守的基因簇内,在调控维持正常发育及肿瘤发生中有重要作用.一般认为,PcG蛋白复合物对Hox基因进行以组蛋白表观修饰为主的沉默作用,指导Hox基因适时适地发挥功能. 同时,这个过程还需要DNA连接蛋白、ncRNA等分子的辅助.本文对Hox基因和PcG蛋白的组成和功能进行介绍,并重点归纳总结了对二者关系的经典和最新认识.     

果蝇的培养和管理

果蝇的发育要经过卵、幼虫、蛹和成虫等几个时期(图一)。观察果蝇唾液腺细胞的巨形染色体是在果蝇的三龄幼虫期。要完成这个实验须经过对果蝇的诱捕、培养和幼虫保存等准备过程。     

多组学大数据整合分析揭示早期胚胎发育过程中基因表达调控信息的变化规律

摘要 目的：探究哺乳动物早期胚胎发育过程中基因表达调控信息的变化规律。方法：收集小鼠早期胚胎发育各时期的RNA-seq,ATAC-seq,MethylC-Seq和H3K4me3 ChIP-seq数据进行整合分析,观察小鼠早期胚胎发育各时期转录因子表达量的变化,计算各时期基因表达量与转录因子结合位点数量及染色质可及性的相关性,筛选各时期表达量前10%的基因,统计其表达量和转录因子占比,并进行启动子可及性分析。根据前期报道的转录因子三节点调控网络,对早期胚胎各时期转录因子调控网络的富集模式进行分析。根据多组学数据分析结果,推测早期胚胎发育调控过程中转录因子和表观遗传修饰信息的共调控模型。结果：转录因子数量和调控关系变化以及染色质可及性、DNA甲基化修饰、组蛋白修饰等表观遗传修饰共同调控早期胚胎发育各时期的基因表达,这些因素在不同时期发挥不同程度的调控作用。结论：转录因子和表观遗传修饰在早期胚胎发育过程中动态调控基因表达。     

MicroRNA在果蝇原始生殖细胞命运调控中的功能研究

果蝇原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)是生殖干细胞的前体。该群细胞在果蝇幼虫期经历特征性的发育过程,这一过程涉及程序化的细胞命运及行为改变。为系统探讨mi RNA在上述PGCs命运调控中的作用,对雌蝇幼虫发育中的性腺组织进行了mi RNA表达谱分析,发现一组mi RNA分子持续在性腺组织细胞中表达。应用GAL4/UAS遗传操作系统验证了部分候选mi RNAs的功能,获得了mi R-33和mi R-278参与调控果蝇幼虫PGCs有序分化的实验证据。该文为发育过程中功能性mi RNA研究工作的开展提供了有益的借鉴。     

控制果蝇心脏早期发育的基因研究进展

果蝇心脏早期发育与脊椎动物乃至人具有相似的分子机理,自90年代以来,通过P转位子诱变方法已鉴定出20多个与果蝇早期发育相关基因,这为揭示人体心脏发育的基因调控机理提供了重要的依据。     

果蝇心管的拟表型

基因突变表型的获得是利用果蝇模型进行发育相关基因功能研究的基础.拟表型是指生物体的基因型未发生变化,而由外界环境条件的变化所引起的常与某个特定基因的突变表型相似的表型改变.拟表型的存在往往干扰突变表型的鉴定,为基因功能的研究带来困扰.采用胚胎抗体染色和绿色荧光蛋白GFP心脏特异标记的转基因果蝇（Hand-GALA;UAS-GFP品系）作为表型检测手段,比较活体胚胎、固定处理胚胎和低温处理幼虫中果蝇心管拟表型产生的概率以及统计分析其方法的差异,结果显示胚胎固定处理可以明显减少拟表型出现的概率,而低温固定幼虫也是有效减少拟表型的方法.拟表型和突变表型必须通过统计分析才能有效区分.     

果蝇新基因CG7609的克隆与初步功能研究

通过生物信息学方法和分子克隆技术克隆了一个果蝇新基因CG7609．该基因属于WD40家族,具有7个典型的WD40重复结构域．与人类WDR24基因的同源度很高．胚胎原位杂交和RT-PCR显示其在胚胎早期的中胚层有弱表达,在胚胎晚期主要在肠中表达．通过心脏特异抗体检测CG7609突变体的表型,发现其心脏前体细胞的分化不受影响．但通过果蝇心力衰竭模型分析该基因在成体心脏中的功能,发现CG7609基因缺失后心力衰竭发生率明显高于野生型,而且在与pannier基因配对后心力衰竭率发生较大的变化,这个初步发现推测该基因可能在戍体心脏中具有功能．     

水稻bicoid反义基因转基因植株胚胎发育的形态变化

Bicoid是调控果蝇胚胎极性及以后分节发生过程的重要基因,这一基因编码的蛋白是一种转录调控因子,对一组早期胚胎发育过程中的多齿基因的表达具有调控作用,并被称为形态发生剂。在以前的工作中,从水稻cDNA文库中分离了一个同果蝇bicoid有相当同源性的克隆-Rb24基因（EMBL登录号：AJ2771380）。为进一步了解它在水稻中功能,将Rb的反义基因片段通过农杆菌的介导转入水稻中。通过Gus活性检测和PCR鉴定所获的抗性植株为转基因植株,转基因植株一个很明显的变化就是大约有50%的种子是败育的。通过石蜡切片观察了转基因水稻幼胚的发育情况,结果表明细胞的组织的分化在胚的发育过程中被阻断了。因此Rb基因同控制水稻胚的发育有关。