斑马鱼早期心脏发育基因的功能研究及发育关键时间点转录组学分析

发布时间：2020-04-06 07:55

【摘要】：心脏是脊椎动物中最早形成并行使功能的器官之一。在其发育过程中,心管经过复杂的环化过程,形成心房和心室间隔即(atriovent ricular canal,AVC),进而形成心脏的腔室结构,发育成有功能的心脏。AVC形成过程受到多种信号通路调控。心脏瓣膜(Cardiac valv es)的发育过程是高度有序且精细的,以便确保血液流向腔室和血管。TBX家族中,Tbx2,Tbx5和Tbx20是房室间隔形成的关键基因。之前的报道表明Tbx2抑制腔室的分化和增殖,从而使腔室之间有序收缩。Tbx5的突变,会导致人类常染色体显性遗传病心手综合征(Holt-Oram syndrome,HOS)。小鼠Tbx20突变体中早期心管的发育基本正常,但是后续的心脏环化过程异常。斑马鱼体外受精,并且早期胚胎发育透明便于观察,是研究心脏早期发育和先天性心脏病致病机理的理想模式动物。本研究利用CRI SPR/Cas9基因编辑系统成功获得斑马鱼tbx2b,tbx5a和tbx20基因的突变鱼系,T7E1检测3种鱼系F0突变效率分别约为57.5%、38.0%、42.1%。测序分析F1中突变类型,tbx2b F1获得-11 bp和-20 bp的突变携带者,tbx5a F1获得-10 bp和+10 bp的突变携带者。tbx20F1获得-8 bp的突变携带者。在tbx20 F2突变体中观察到心脏突变表型:48 hpf,tbx20突变体可见心脏结构拉伸变形,环化异常,心包腔肿大;3 dpf,突变表型逐渐加深,心脏拉伸成细线状。荧光定量PCR结果显示tbx20突变体中lef1,nppa和has2的表达下调。此外,本论文利用肌球蛋白轻链7绿色荧光标记的转基因鱼系成功分离出24 hpf、30 hpf、36 hpf、48 hpf 4个不同发育时期的斑马鱼心脏,并进行转录组测序分析。我们初步发现有488个转录因子在心脏早期表达呈明显差异,其中包括:T-box家族、GATA家族、Nkx家族和bHLH家族中多个基因。在信号通路方面的分析,KEGG结果显示了差异基因主要富集一些信号通路,如Notch、Wnt、TGF-beta等。本研究成功制备斑马鱼tbx2b、tbx5a和tbx20突变体鱼系,并发现tbx20基因突变会影响心脏环化及AVC的发育,为深入探究tbx2b,tbx5a和tbx20基因在早期心脏发育的功能奠定基础。本论文比较系统的分析出4个关键心脏发育阶段的差异表达基因,为研究早期心脏发育阶段的调控关系奠定基础。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q954.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王俊,袁婺洲,吴秀山;锌指蛋白与心脏发育[J];生命科学研究;2003年S1期

2 ;湖南师范大学心脏发育研究中心[J];湖南师范大学自然科学学报;2011年03期

3 李敏,吴秀山;心脏早期发育的基因控制[J];国外医学(分子生物学分册);1998年02期

4 张晓蕾;;微小RNAs与心脏发育及疾病[J];科技致富向导;2012年20期

5 王红月,宋来凤;心脏发育与维甲酸信号转导通路[J];生命的化学(中国生物化学会通讯);1997年04期

6 孙智慧;贾顺姬;孟安明;;斑马鱼:在生命科学中畅游[J];生命科学;2006年05期

7 周炳;赵美蓉;黄海凤;;4种农药对斑马鱼胚胎的毒理研究[J];浙江工业大学学报;2008年02期

8 ;法国科学家发现斑马鱼造血干细胞生成机理[J];广西科学院学报;2010年01期

9 陈粉丽;张松林;李运彩;;斑马鱼胚胎毒理学研究进展[J];湖北农业科学;2010年06期

10 刘在平;张松林;;斑马鱼在环境保护中的应用[J];中国环境监测;2011年04期

相关会议论文 前10条

1 吴秀山;;利用模式生物果蝇研究人类心脏早期发育的基因控制[A];后基因组时代的基因功能研究——青年科学家论坛第八十次活动论文集[C];2003年

2 马雯雯;杭晓明;王巍;刘聪;孙野青;;模拟微重力影响斑马鱼胚胎发育的蛋白质组特征[A];“基因、进化与生理功能多样性”海内外学术研讨会暨中国生理学会第七届比较生理学学术会议论文摘要[C];2009年

3 张利军;史慧勤;彭双清;;基于斑马鱼模式动物的阿霉素心脏毒性作用研究[A];2010年全国药物毒理学学术会议论文集[C];2010年

4 王晗;;斑马鱼生物钟调节的分子遗传和基因组机制[A];2011年全国时间生物医学学术会议论文集[C];2011年

5 林秀坤;;斑马鱼作为抗肿瘤药物模型的分子基础[A];第四届中国肿瘤大会中国药理学会肿瘤药理专业委员会分会场学术会议论文摘要[C];2006年

6 侯佳;桂永浩;张立凤;王跃祥;宋后燕;钟涛;;视黄酸缺乏对斑马鱼胚胎心脏发育的影响[A];中华医学会第五次全国儿科中青年学术交流大会论文汇编（上册）[C];2008年

7 陈锡强;韩利文;王希敏;王思锋;侯海荣;刘可春;;促渗剂氮酮对斑马鱼胚胎的透皮作用及其毒性影响(英文)[A];2012年中国药学大会暨第十二届中国药师周论文集[C];2012年

8 于永利;杨景峰;王思珍;董武;;高残留农药福美双对斑马鱼胚胎体节以及脊索的影响[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年

9 巴雅斯胡;杨景峰;于永利;王思珍;董武;;高残留农药代森锌诱导斑马鱼胚胎脊索变形[A];持久性有机污染物论坛2011暨第六届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2011年

10 张利军;郭家彬;苑晓燕;史慧勤;赵君;束玉磊;彭双清;;应用斑马鱼胚胎和幼鱼评价布洛芬的心脏毒性[A];2013年（第三届）中国药物毒理学年会暨药物非临床安全性评价研究论坛论文摘要[C];2013年

相关重要报纸文章 前10条

1 米爱;科学家发现有利于心脏发育的蛋白质[N];中国消费者报;2008年

2 ;法找到影响心脏发育的关键物质[N];中国中医药报;2000年

3 刘妍;美国培育出终生透明的斑马鱼[N];中国渔业报;2008年

4 本报记者 滕继濮;小小斑马鱼 大大有用处[N];科技日报;2010年

5 枫叶　编译;筛选药物：斑马鱼责任重大[N];医药经济报;2012年

6 记者 熊琳晖 通讯员 孙慧;研究斑马鱼揭示器官再生之谜[N];长江日报;2013年

7 记者 卢苏燕;法发现影响心脏发育关键物质[N];新华每日电讯;2000年

8 罗刚 李兵;斑马鱼破译人类基因的先锋[N];健康报;2004年

9 记者 李学梅;斑马鱼为治疗白血病提新思路[N];新华每日电讯;2010年

10 本报记者 许琦敏;静候那一点流星似的光亮[N];文汇报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 招霞;PTEN-PI3K-PDK1-Akt信号通路对心脏发育和心脏功能作用的研究[D];南京大学;2012年

2 宋桂仙;心脏发育相关IncRNAs的筛选及uc.167在胚胎心脏发育中的功能与机制的研究[D];南京医科大学;2015年

3 管翊闳;核仁因子Def磷酸化修饰调控细胞周期和p53降解的研究[D];浙江大学;2015年

4 胡晶莹;环境雌激素影响斑马鱼生殖系统发育机制的初步研究[D];复旦大学;2011年

5 赵婷;Karsch-Neugebauer综合征斑马鱼模型的建立和行为学观察[D];复旦大学;2014年

6 王健;新型斑马鱼模型在研究肿瘤浸润、转移和血管侵袭机制中的应用[D];山东大学;2015年

7 王明勇;斑马鱼生物钟基因per2突变体的构建及在生物钟系统中的功能分析[D];苏州大学;2014年

8 龚璐;p53及其异构体△133p53/△113p53在人类细胞和斑马鱼中的功能及生物学意义研究[D];浙江大学;2015年

9 郭翠翠;斑马鱼D3b基因结构及其在胚胎发育中的作用研究[D];上海交通大学;2014年

10 沈兵;致癌染料的生理毒性及分子机制研究[D];浙江大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱哲;斑马鱼早期心脏发育基因的功能研究及发育关键时间点转录组学分析[D];上海海洋大学;2017年

2 常娇娇;miR-222及miR-424/424~+表达上调对心脏发育的影响及机制研究[D];复旦大学;2014年

3 周英;TMP3在斑马鱼胚胎心脏发育中的初步功能研究[D];湖南师范大学;2015年

4 李慧娟;长链非编码RNA TUC40-在胚胎心脏发育中作用的初步研究[D];东南大学;2015年

5 徐春阳;Nodal信号通路NOMO1基因与胚胎心脏发育关系的研究[D];南京医科大学;2014年

6 黄文珊;皮质酮通过Mfn2介导线粒体损伤对鸡胚心脏发育的影响[D];暨南大学;2016年

7 谭智勇;利用原位杂交技术研究H1N1流感病毒对心脏发育基因的影响[D];湖南师范大学;2016年

8 崔俊安;稀土对斑马鱼胚胎发育的影响[D];青岛科技大学;2011年

9 吴二社;nano-TiO_2,nano-Ag对斑马鱼胚胎发育的毒理学研究[D];西北师范大学;2012年

10 温鼎声;利用模式生物斑马鱼对化合物心脏毒性和急毒性筛选的研究[D];华南理工大学;2012年

，

本文编号：2616238