斑马鱼dishevelled家族基因调节胚胎图式形成和原肠运动的突变分析

发布时间：2020-07-19 23:00

【摘要】：Wnt信号通路分为经典Wnt/β-catenin信号通路和非经典Wnt/planar cell polarity(PCP)信号通路。经典Wnt信号通路通过促进β-catenin的入核,激活下游靶基因的表达,调节细胞命运的决定;而非经典Wnt/PCP信号通路引起细胞骨架的重排,调节细胞运动。Wnt信号通路在脊椎动物背腹决定,前后图式形成和形态发生运动中发挥关键作用。根据激活的时间和来源不同,斑马鱼中经典Wnt信号通路分为母源Wnt信号通路和合子Wnt信号通路。在囊胚期,母源产物在胚胎预定背部激活了母源Wnt信号通路,调节背部和前部命运的决定;在原肠期,合子转录的产物在胚胎预定腹部激活了合子Wnt信号通路,调节了胚胎腹部和后部的决定。PCP信号通路则对细胞极性的建立是必需的,它的缺陷会造成胚胎集中延伸运动缺陷和头面部软骨发育异常。脚手架蛋白Dishevelled(简称Dvls)蛋白同时参与Wnt/β-catenin和Wnt/PCP信号通路。斑马鱼中有5个Dvl蛋白,各个Dvl之间的同源性很高。目前对于每个Dvl如何参与早期胚胎发育的关键过程,人们所知甚少。各个Dvl同源基因以及母源和合子的Dvl如何参与经典和非经典Wnt信号通路还不清楚。并且因为母源突变体难以得到,Dvl母源产物的功能还是一个谜。本研究中,我们利用基因编辑的手段制作了一系列斑马鱼dvl的母源合子突变体,并检测了突变体中早期胚胎发育受到的影响。斑马鱼dvl2和dvl3a的母源产物是泛表达的且表达量高,而其它dvl的表达水平极低,可以忽略,提示dvl2和dvl3a可能在早期胚胎发育中起主要作用。分别敲除斑马鱼各个dishevelled家族基因,只有MZdvl2突变体表现出明显的集中延伸缺陷以及头面部发育缺陷,MZdvl3a表现出弱的集中延伸缺陷,而MZdvl1a、MZdvl1b、MZdvl3b没有明显缺陷,表明dvl2起主导作用。通过构建dvl2和dvl3a的双突变体,进一步的敲除掉dvl的剂量。dvl2和dvl3a的合子突变体表现出轻微的体轴延伸缺陷,但前后图式形成正常。Zdvl2;MZdvl3a表现出严重的体轴延伸缺陷并开始出现后部的缺陷,但前部发育正常。通过构建镶嵌体胚胎,我们克服了合子突变体致死的不利因素,得到了dvl2和dvl3a的母源合子突变体,该突变体表现出严重的集中延伸运动缺陷,躯干和后部缺失,同时常常伴随独眼和头面部缺陷。通过表型和分子水平的分析,我们发现早期的背部决定没有受到影响,表明dvl2和dvl3a可能并不参与母源Wnt的激活,提示Dishevelled及其上游的经典Wnt信号通路组分对于背部决定不是必需的。我们的研究表明母源和合子的dvl2和dvl3a剂量依赖性的调节合子Wnt信号通路和Wnt/PCP信号通路的激活,其中dvl2起主导作用。但完全缺失dv12和dv13a的母源合子产物不会对胚胎的背部决定产生影响。本研究有助于我们了解脊椎动物早期胚胎发育中Dvl介导Wnt信号通路的机制,对于我们理解母源Wnt信号通路和探索背部决定因子的本质有极大的指导意义。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q344
【图文】：

别是办／Ｕｖ／－２和办／－３；在果蝇中有一个办／２：在线虫里有３个，分别是办心７、逡逑办／？－２、ｍ／ｇ＾Ｄｉｌｌｍａｎ邋ｅｔ邋ａ丨．，２０１３）。Ｄｉｓｈｅｖｅｌｌｅｄ在斑马鱼中共有５个基因，分别逡逑是办＂ａ／／６／２／Ｊａ／５ｈ各个基因之间十分保守（图１－１邋Ｂ）。逡逑Ｄｉｓｈｅｖｅｌｌｅｄ有３个保守的结构域，从Ｎ端到Ｃ端分别是ＤＩＸ、ＰＤＺ、ＤＥＰ逡逑（ＮＣＢＩ上还可以查到Ｄｉｓｈｅｖｅｌｌｅｄ结构域，但是其功能目前还没有报导）（图１－１逡逑Ａ）。Ｄｉｓｈｅｖｅｌｌｅｄ通过这３个结构域大约可同８０个蛋白质相互作用。ＤＩＸ和ＰＤＺ逡逑结构域参与经典Ｗｎｔ／（３－ｃａｔｅｎｉｎ信号通路，而ＰＤＺ和ＥＤＰ参与非经典Ｗｎｔ／ＰＣＰ逡逑信号通路。每两个相邻结构域之间也有一些保守的序列，ＤＥＰ结构域下游有一逡逑个非常保守的Ｃ末端

Ｄｖｌ如何区分这两个信号通路还不是很清楚。逡逑２．邋ＷｉｌＨ言号通路在斑马鱼早期胚胎发育中的作用逡逑斑马鱼早期胚胎发育一般指从一细胞期到原肠运动结束（图１－３）。斑马鱼卵逡逑细胞受精后约４５ｍｉｎ，卵裂期开始，持续１０次有规律的分裂，这时合子的基因逡逑组还不能转录，胚胎发育完全由母源提供的ｍＲＮＡ或蛋白质支撑和调节。约３ｈ逡逑后，胚胎进入囊胚期。在囊胚期，中期囊胚转换（ｍｉｄ－ｂｌａｓｔｕｌａｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ，ＭＢＴ）逡逑开始，这时合子的染色体开始转录，合子产生的转录产物逐渐取代母源产物接管逡逑胚胎发育的调节（Ｋｉｍｍｅｌ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋１９９５）。最早转录的合子基因，比如６ｏ：：ｏｒｃｉＡ－、ｃ７７0ｒｃ／／７？、逡逑ｇｏｏ＾ｅｃｏ／ｔ／、ｖｏｘ／ｖｅ／７ｆ／ｖｅ＜ｉ、和办是背腹决定的调节因子。其中一■些基因逡逑如ｔｏｚｏｚｏＡ－决定了胚盾的形成（Ｌｅｕｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００３）。囊胚期卵黄合胞体层开始形成，逡逑３逡逑

逦？Ｇｅｎｅ邋ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ逡逑Ｃｋ邋）逡逑图１－２，图示Ｗｉｌｔ信号通路各组分及其转导过程（Ｈａｂａｓ邋ａｎｄ邋ｌ）ａｗｉｄ，２００５）。逡逑（ａ）细胞质中的（３－ｃａｔｅｎｉｎ在经典Ｗｎｔ信号通路没有被激活的情况下会被一个（３－ｃａｔｅｎｉｎ降逡逑解复合体磷酸化并降解。当Ｗｎｔ配体同Ｆｒｉｚｚｌｅｄ受体和辅受体ＬＲＰ５／６结合后，经典Ｗｎｔ逡逑信号通路被激活。Ｄｉｓｈｅｖｅｌｌｅｄ的ＤＩＸ和ＰＤＺ结构域结合一些因子如ＧＳＫ３和ＣＫ１，形成一逡逑个复合体，抑制了邋ｐ－ｃａｔｅｎｉｎ的降解。ｐ－ｃａｔｅｎｉｎ在细胞质中聚集并入核，同ＴＣＦ／ＬＥＦ家族因逡逑子结合，激活靶基因的表达。（ｂ）对于非经典Ｗｎｔ信号通路，Ｗｎｔ配体同Ｆｒｉｚｚｌｅｄ受体的结逡逑合不需要ＬＲＰ５／６，利用Ｄｉｓｈｅｖｅｌｌｅｄ的ＰＤＺ和ＤＥＰ结构域，这一通路激活了一些小ＧＴＰａｓｅ逡逑和Ｒａｘ，引发了细胞骨架的变化。（ｃ）对于Ｗｎｔ－Ｃａ２＋信号通路，Ｗｎｔ配体同Ｆｒｉｚｚｌｅｄ受体结逡逑合，激活了邋Ｇ蛋白。这一过程需要ＰＫＣ，邋ＣａｍＫ２和Ｄｉｓｈｅｖｅｌｌｅｄ的ＰＤＺ和ＤＥＰ结构域。逡逑综上

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 臧晓霞;纪明山;左平春;陈仕红;孙中华;杜芳;;啶酰菌胺对斑马鱼胚胎及成鱼的毒性[J];农药;2016年12期

2 沈自慧;杨淋清;吴德生;郭昱嵩;袁建辉;周丽;刘建军;庄志雄;;基于斑马鱼胚胎进行化学品毒性评价的方法[J];中国热带医学;2016年12期

3 王鸿奎;巩杰;王新;刘东;;非肌性肌球蛋白Ⅱ-C在斑马鱼胚胎发育过程中的表达[J];交通医学;2016年01期

4 郭樱子;栾亚楠;周玉玲;白承连;任湘鹏;;低剂量氯氟氰菊酯对斑马鱼胚胎运动行为的影响[J];温州医科大学学报;2016年07期

5 赵崇军;田敬欢;倪媛媛;冯娅茹;代一航;王金凤;樊娇娇;杨冉;马志强;林瑞超;;马钱子对斑马鱼胚胎发育的影响[J];中华中医药学刊;2016年11期

6 刘迎;胡燕;姜蕾;潘波;秦涵淳;林勇;;6种表面活性剂对斑马鱼胚胎发育的毒性效应[J];生态毒理学报;2014年06期

7 何秋霞;董贞兰;楚杰;孙桂金;韩利文;韩健;刘可春;;芦荟大黄素对斑马鱼胚胎发育及运动行为学的毒性研究[J];山东科学;2015年03期

8 陈怡君;蒲韵竹;颜慧;钟玉绪;王卓;李春杰;查晓丹;赵宝全;刘萍;;冰片对斑马鱼胚胎发育的安全性评价[J];中国药房;2014年19期

9 刘迎;胡燕;姜蕾;潘波;秦涵淳;林勇;;5种酰胺类除草剂对斑马鱼胚胎发育的毒性效应[J];农药;2014年11期

10 王雪;彭维兵;王希敏;刘可春;陈锡强;张云;;富马酸二甲酯对斑马鱼胚胎早期发育的影响[J];动物学杂志;2013年04期

相关会议论文 前10条

1 沈自慧;吴德生;郭昱嵩;;基于斑马鱼胚胎进行化学品毒性评价的方法[A];2016年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2016年

2 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

3 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

4 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

5 常成;朱加进;孙启;;瓶装水对斑马鱼胚胎生长发育的影响[A];2017浙江省营养学会年会暨西湖营养学术论坛资料汇编[C];2017年

6 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

7 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

8 杨维超;苑晓燕;张利军;吴卫东;彭双清;;纳米二氧化硅致斑马鱼胚胎发育毒性的初步研究[A];2014线粒体毒性与基于毒性通路的安全性评价新策略学术研讨会暨中国毒理学会毒理学替代法与转化毒理学专业委员会成立大会论文集[C];2014年

9 涂文清;徐超;刘维屏;;乙草胺对于斑马鱼胚胎在发育和免疫毒性方面的对映体选择性[A];第四届全国分子手性学术研讨会暨2011绿色手性论坛论文摘要集[C];2011年

10 朱小山;朱琳;李燕;端正花;;富勒烯(C_(60))对斑马鱼胚胎发育毒性的初步研究[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前6条

1 实习生 杨阳;斑马鱼可为癌症病人试药[N];科技日报;2017年

2 记者 张梦然;燃煤中发现未知潜在毒副产品[N];科技日报;2017年

3 记者 刘霞;科学家绘出首个脊椎动物发育蓝图[N];科技日报;2008年

4 记者 陈丹;研究发现一些3D打印物品有毒[N];科技日报;2015年

5 记者 毛黎;2008年10大科学突破[N];科技日报;2008年

6 本报驻日内瓦记者 陈建;“中国创新”领跑日内瓦发明展[N];经济日报;2015年

相关博士学位论文 前10条

1 陈岩;高等教育资源配置现状评价与约束机制研究[D];西安建筑科技大学;2016年

2 施旭来;miR-129-3p在斑马鱼胚胎中的神经保护作用及其机制研究[D];山东大学;2018年

3 邢延奕;斑马鱼dishevelled家族基因调节胚胎图式形成和原肠运动的突变分析[D];山东大学;2018年

4 谢华平;利用斑马鱼模型研究Pygo1与fhlA基因的发育生物学功能[D];湖南师范大学;2012年

5 倪睿;Hars非经典功能调控斑马鱼血管发育机制研究[D];西南大学;2018年

6 熊舒婷;miR-200家族在斑马鱼生殖发育中的功能研究[D];华中农业大学;2018年

7 路畅;Dmrt2a和igf2bp1在斑马鱼胚胎发育中的功能研究[D];华中农业大学;2017年

8 李文豪;温度驯化对斑马鱼发育影响的表观遗传学研究[D];上海海洋大学;2017年

9 陈玉明;氧化石墨烯对斑马鱼胚胎发育的毒性及机理[D];南开大学;2016年

10 陆星;斑马鱼abcb4和abcc4基因抗毒物积累的功能研究[D];武汉大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 谈勇;斑马鱼UCP2基因敲除模型的建立及铝毒性的初步研究[D];安徽农业大学;2018年

2 彭超宝;基于斑马鱼药物筛选平台对中药复方及其药物靶点的研究[D];广州中医药大学;2018年

3 冯娟涛;MLP在成年斑马鱼尾鳍再生中的表达及作用研究[D];西北大学;2018年

4 高丹;BDE-47及其4种衍生物OH-PBDEs对斑马鱼胚胎的毒性效应研究[D];西安工程大学;2018年

5 张璐雯;trmu敲除影响线粒体功能进而导致斑马鱼毛细胞缺失[D];浙江大学;2018年

6 房志兵;斑马鱼内胚层和胆管谱系追踪系统的构建[D];西南大学;2015年

7 张阳萍;斑马鱼血小板特异性转基因系建立和表达分析以及利用CRISPR/Cas9系统构建基因敲除突变体[D];南方医科大学;2016年

8 张雨晴;利用TALEN技术敲除斑马鱼cd99l2基因以及突变体造血表型的初步鉴定[D];南方医科大学;2016年

9 李新阳;EAP1（Enhanced at puberty 1）对雌性斑马鱼青春期发育及生殖能力的影响[D];山东大学;2018年

10 李国清;lrp4在zebrafish胚胎发育中的功能初探[D];西北大学;2018年

本文编号：2763086