非洲爪蟾早期胚胎发育中的Wnt信号

非洲爪蟾是脊椎动物胚胎发育研究中的几种重要模式生物之一,为揭示早期胚胎发育中的分子调控机制做出了显著的贡献.其中一个重要的发现就是细胞信号通路在胚胎发育中起到非常关键的调控作用.本文简单介绍Wnt信号在爪蟾早期胚胎发育不同时期的几种调控作用.     

脑成像与脑网络

揭示脑的奥秘是人类面临的最大挑战之一。神经元是构成神经系统结构与功能的基本单位。神经元与神经元之间通过突触实现信息交互,并构成神经环路或神经网络。神经环路有局部的,也有跨脑区或长程的,甚至全脑尺度的。神经环路则是脑实现神经信息处理的基本单元。若干神经环路构成脑网络。脑网络研究已经成为脑功能与脑疾病研究领域的热点。     

5-羟色胺转运体基因异体表达模型的建立

目的:探讨建立5-羟色胺转运体(5-HTT)基因异体表达模型的可行性,且为进一步探讨5-羟色胺重摄取的动力过程和条件以及其功能的调控机制奠定基础.方法:利用体外转录cRNA技术将克隆至pOTV中的5-HTT的cDNA转录、合成5HTT的cRNA,通过显微注射技术将该cRNA注入成熟雌性非洲爪蟾卵母细胞的胞质中,使其表达以建立5-羟色胺转运体(SERT)的异体表达模型,并用电压钳技术检测其转运功能.结果:爪蟾卵母细胞可被用做5-HTT的异体表达模型,其转运功能呈浓度依赖性并具饱和现象,转运过程可被特异阻断剂Desipramine阻断.结论:非洲爪蟾卵母细胞可作为5-羟色胺等单胺类神经递质转运体的异体表达系统,为进一步研究转运体蛋白的功能和调控提供了有效工具.     

非洲爪蟾基因MGC64236的克隆及初步分析

MGC64236基因是本实验室用脐静脉内皮细胞免疫的兔血清筛选非洲爪蟾cDNA文库而鉴定的一个功能未知的基因.本研究提取非洲爪蟾受精卵总RNA通过RT-PCR得到基因MGC64236的开放读码框651 bp、编码202个氨基酸;运用生物信息学研究工具进行分析,发现该基因编码的蛋白有3个潜在的跨膜域,有一保守的结构域DUF1370, 可能通过其胞内部分的磷酸化机制在介导细胞内外的信号转导中发挥重要作用;在非洲爪蟾胚胎各个发育时期用RT-PCR检测该基因的表达情况,发现在非洲爪蟾胚胎发育的几个重要时期该基因都有高表达,而在成体则特异地表达于脑和眼等神经组织;构建绿色荧光融合蛋白真核表达载体并转染HEK293细胞, 对MGC64236蛋白的亚细胞定位,发现MGC64236蛋白比较特异地表达在细胞膜.     

Sox1基因在爪蟾早期发育中的时空表达图式

克隆了非洲爪蟾的Sox1基因并研究了它在非洲爪蟾早期发育过程中的时空表达图式,比较了Sox1—3基因在发育的脑和眼中的表达图式。序列比对分析显示Sox1—3蛋白在其HMG框结构域具有高度的保守性。通过RT-PCR方法分析了Sox1基因在爪蟾早期不同发育时段的表达情况,结果显示Sox1基因从未受精卵到尾芽期均有表达,但表达强度有所差异。原位杂交结果显示,在早期卵裂阶段和囊胚期,Sox1基因主要在动物极表达;从神经板期开始,Sox1基因主要在中枢神经系统和眼原基中表达。在蝌蚪期,Sox1与Sox2、Sox3在脑部和眼睛的表达区域有所不同。对于爪蟾Sox1基因时空表达图式的研究将有助于阐明SoxB1基因家族在脊椎动物神经系统发生过程中的作用。     

非洲爪蟾（Xenopus laevis）囊胚,神经胚两个cDNA文库的建立

随着分子发育生物学的发展,非洲爪蟾(Xenopus laevis)作为发育生物学,尤其是胚胎诱导、分化机制研究的重要实验材料,受到人们的重视。作者建立的非洲爪蟾囊胚(分期8)和神经胚(分期14)两个不同发育时期胚胎的cDNA文库,为进一步筛选有关的发育基因创造了条件。     

非洲爪蟾BAFF及其信号通路相关基因的比较生物信息学分析

目的:对非洲爪蟾BAFF和BAFF信号通路相关基因进行了分析.方法:采用生物信息学方法对两栖类重要的模式生物-非洲爪蟾的基因组和EST数据库进行分析.结果:非洲爪蟾BAFF cDNA全长为557 bp,编码218个氨基酸.与人BAFF序列相似性为37.5％.该文一共得到了14个BAFF信号通路相关基因.通过与人BAFF信号通路进行比较,对非洲爪蟾这14个BAFF信号通路相关基因进行了分析.结论:BAFF和BAFF信号通路在进化过程中较为保守,这为进一步研究低等脊椎动物BAFF功能和信号通路具有重要的指导作用.     

非洲爪蟾短型肽聚糖识别蛋白基因的克隆与鉴定

采用生物信息学方法首次对非洲爪蟾短型肽聚糖识别蛋白(xePGRP-S)基因进行了克隆,并对其在胚胎发育和成年爪蟾各组织中的表达状况进行了分析。xePGRP-ScDNA全长720bp,开放阅读框为549bp,编码182个氨基酸。序列比对显示xePGRP-S与其他物种PGRP-S的序列相似性在42.4%-50.5%之间。RT-PCR显示在非洲爪蟾胚胎发育至3d时可以明显检测到xePGRP-S的表达,之后呈持续性表达,且在所检测的心、肝、脾、肺、肾、肠和胃这7种组织器官中呈组成型表达。       

非洲爪蟾GATA-1转录因子与爪蟾发育

GATA－1是GATA结合蛋白（GATA－binding protein）家族的成员之一,正向调节红细胞特异性基因的表达,是红系终末分化所必需的因子。与其他物种不同的是,非洲爪蟾GATA－1转录因子具有两业型,两者结构极为相似,但存在功能上的差异,非洲爪蟾GATA－1转录因子在爪蟾发育过程中起着重要的调节作用。     

在非洲爪蛙胚胎中过表达atf4影响早期神经发育及眼睛的形成

越来越多的证据表明转录激活因子4(atf4)是一个与胚胎发育相关的基因.该文研究了非洲爪蛙atf4在胚胎发育过程中的表达和功能.atf4特异性地表达在非洲爪蛙胚胎的脑部、眼睛、血岛、原肾、肝脏、胰腺以及胃和十二指肠的部分细胞.在非洲爪蛙胚胎的动物极半球过表达适量(不影响胚胎整体形态发生的剂量)的atf4,对神经上皮细胞中sox3的表达无明显影响,也不引起细胞凋亡;但是对原始神经元的标记基因以及预定形成前脑、中脑、视网膜和晶状体的前体细胞的标记基因表达都有不同程度的抑制,最终导致无晶状体小眼的表型.该研究结果首次提示对正常的早期神经发育及眼睛形成而言,atf4的活性需受到严格的调控.     

丙戊酸诱导的孤独症模型脑结构功能改变及神经环路研究展望

孤独症是一种儿童神经发育障碍性疾病,主要症状表现为社会交往障碍及刻板重复的兴趣和行为。研究认为,环境因素和遗传因素在神经系统发育的关键时期相互作用,影响神经发生以及神经环路的连接等神经可塑性过程,引起脑内结构和功能的变化,是孤独症发病的主要原因。啮齿类动物孕期丙戊酸(VPA)暴露模型是目前被广泛认可的环境因素诱导的孤独症动物模型。现综述VPA诱导的啮齿类动物孤独症模型脑组织形态功能变化的研究进展,并展望可能的神经环路机制。     

多巴胺能神经系统对睡眠-觉醒和认知的调控作用

人的精神活动高级而又复杂,至今仍是未解之谜。目前研究认为多巴胺作为脑内重要神经递质,参与调节人的精神活动和运动功能,尤其在睡眠的主动性神经调节过程,以及学习记忆等认知功能的神经环路中,多巴胺都发挥着不可替代的作用。本文将通过对多巴胺神经系统,睡眠,认知功能的概述,以及通过对多巴胺神经系统与睡眠-觉醒系统和认知功能的解剖学联系的简述,结合多巴胺神经元、多巴胺受体及多巴胺转运体等不同角度分别阐述其对睡眠-觉醒和认知功能的调控作用,以期揭开人类精神活动的产生机制的一层面纱,以及对多巴胺药物对神经退行性变疾病的治疗靶点提供一定的理论支持。     

胚胎发育过程中的DNA甲基化作用

哺乳动物的正常发育取决于表观遗传学调控机制准确无误地运行.其中尤为重要的是发生在原生殖细胞和胚胎中的基因组范围内的DNA甲基化模式重排等表观遗传学修饰.胚胎发育过程中的DNA甲基化作用与基因印记的建立、基因表达的调控以及细胞和胚胎的形态建成都密切相关.DNA甲基化发生机制和功能的阐明将对哺乳动物个体发育与人类疾病研究有重要意义.     

两栖动物器官再生的细胞与分子机制

包括人类在内的哺乳动物仅具有极为有限的再生能力,然而以蝾螈、非洲爪蟾等为代表的两栖类动物则能在特定时期完全修复缺损的组织器官。该文对近年来两栖类动物组织器官再生的细胞及分子机制研究作一综述,并以诱导成体爪蟾断肢再生为例,探讨诱导器官再生的研究策略。     

Dapper在胚胎发育和信号调控中的作用

Dapper（Dpr）是近期发现的信号调控分子。目前研究结果表明,爪蟾和斑马鱼等低等动物的Dpr在早期胚胎发育的多个过程中起重要作用,这些作用主要通过对Wnt和Nodal/TGF-β信号通路的负调控来完成。Wnt和TGF-β信号通路在胚胎发育和疾病发生过程中起着非常重要的作用,因而Dpr可能是通过影响这些信号通路而参与生理、病理过程。研究Dpr在体内的作用方式和机制对于理解生物体生长发育和疾病发生具有重要意义。     

爪蟾卵母细胞表达体系在功能基因组学研究中的应用

非洲爪蟾卵母细胞表达体系是一种功能强大、适用范围广的表达体系,同时,也是应用最早的表达体系之一。随着分子生物学的发展,以及检测技术的进步,其应用有了进一步的扩展,不同种类、不同功能的蛋白质均可以在其中表达,同时进行功能研究。本文着重介绍爪蟾卵母细胞的生物学特性,对于不同功能的蛋白质的表达及功能的研究,以及在功能基因组研究中的应用。     

细粒棘球绦虫水通道蛋白基因家族成员密码子偏好性分析

水通道蛋白(aquaporin, AQP)是一种主要内在蛋白家族成员,具有通透水及其他小分子溶质的功能,参与虫体渗透稳态、物质转运等过程。本研究运用CodonW、SPSS等生物信息学软件分析细粒棘球绦虫(Echinococcus granulosus)水通道蛋白基因家族成员(EgAQPs)的密码子使用偏好性,并与非洲爪蟾(Xenopus laevis)卵母细胞、酵母(Saccharomyces cerevisiae)进行密码子偏好性比较,以期找到EgAQPs最合适的外源表达系统。结果表明EgAQPs密码子选用偏好性普遍较弱,偏好以C/G作为结尾。在密码子使用频率上,EgAQPs与非洲爪蟾卵母细胞的差异高于酵母,表明酵母表达系统可能更适合于EgAQPs表达。若要进一步提高EgAQPs在非洲爪蟾卵母细胞或酵母中的表达水平,尚需对其密码子进行优化。     

免疫代价不是非洲爪蟾语音性信号真实度的维持机制

性选择理论认为,雄性性信号的真实度是雌性根据雄性表型质量进行配偶选择的前提。而维持这种真实度的机制普遍被认为是基于障碍原理,即性信号的表达必须付出与身体质量关联的存活代价,性信号与存活代价在个体内呈负的权衡关系,在个体间呈正相关关系。已有研究表明,免疫能力是表达性信号潜在的存活代价。但免疫代价在维持无尾两栖类语音性信号真实度中的作用尚不清楚。以非洲爪蟾为研究对象,在能量限制条件下采用灭活的大肠杆菌激活其免疫系统,测定鸣叫时长及相关繁殖行为表现,检验免疫能力与语音性信号表达间是否存在生理权衡。结果表明,免疫激活和能量限制对非洲爪蟾鸣叫时长和趋声行为都无影响;温度变化对鸣叫时长有显著作用。这些结果提示:非洲爪蟾语音性信号表达和免疫能力间不存在生理权衡,免疫代价不是非洲爪蟾语音性信号真实度的维持机制。     

神经环路再生研究进展

神经系统损伤会导致神经环路的缺损,造成此神经环路所调节的功能丧失或紊乱,并给病人的正常生活造成极大的障碍。所以,重建受损神经环路并恢复其功能是治疗神经系统损伤的重要目标。近年来,针对新生神经元替代缺失细胞并整合入损伤神经环路机制方面取得了一系列研究进展。高等哺乳动物利用内源性新生神经元或外源移植神经干细胞可以实现一定的神经环路重建和功能恢复,同时低等脊椎动物可以通过自发的神经发生来实现神经系统损伤后较为完美的再生,而对这些模式动物的研究也揭示了很多可以促进再生的因子和神经环路连接重建的机制。该文对这些方面的研究进展做了简要的综述。     

表观遗传学及现代表观遗传生物医药技术的发展

表观遗传学和基于表观遗传机制的生物医药技术的研究已经成为后基因组时代生命科学技术领域的重要组成部分。围绕肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病及中老年神经退行性疾病等过程中DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及非编码RNA等表观遗传学改变的深入研究,不仅有利于理解相关疾病的分子病理机制,而且,更有助于探寻基于表观遗传机制的有效治疗手段。在阐释表观遗传学修饰机制的基础上,对疾病过程中异常的表观遗传学修饰及相关生物医药技术的研究现状进行了归纳总结。