睾丸优势表达的Boule蛋白影响果蝇发育

发布时间：2022-01-04 11:49

　　boule基因是屈指可数的高度保守、横跨后生动物的调控多个物种精子发生所不可或缺的基因.在果蝇中,boule基因突变体bol1可导致雄性不育,而boule基因的大片段缺失突变体boule40却表现了致死表型,提示boule可能在胚胎发育过程中也起到一定的作用.为了验证这一假设,首先,本团队利用RT-PCR检测了boule基因在不同组织中的表达情况,并构建了GFP敲入突变体检测Boule蛋白在不同组织中的分布,结果表明boule mRNA及Boule蛋白在发育过程及成蝇的头、胸、腹中均存在.其次,构建了boule基因完全缺失突变体,发现在不同发育阶段均有致死发生.为了探寻这种影响是来自boule基因产生的蛋白还是非编码RNA或是内含子产生的未发现的基因,本团队又构建了boule基因单碱基缺失的移码突变体,发现同样有致死现象.最后,全身性过表达Boule蛋白也可导致果蝇发育过程中的逐渐死亡.以上结果都说明,果蝇体细胞中的Boule蛋白在发育过程中起重要作用,并需要进行精确调控.这一睾丸以外的作用目前只在昆虫中发现. 

【文章来源】：中国科学:生命科学. 2020,50(04)北大核心CSCD

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【部分图文】：

已报道的物种中boule直系同源基因的功能进化关系模式图.“+”表示必需的,“-”表示不必需的,“?”表示未有研究,功能尚不明确

为了进一步研究Boule蛋白在果蝇发育中的功能本团队通过GAL4-UAS系统在果蝇不同类型细胞中过表达Boule蛋白,来研究异常表达Boule蛋白对果蝇发育的影响.首先,本团队运用tub-Gal4启动Boule蛋白的全身性过表达,将tub-Gal4/TM3雌蝇(表1,该TM3上有自发荧光)与UAS-BolA雄蝇(表1)杂交(具体基因型及杂交策略见图3),观察全身过表达Boule蛋白(tubGal4/UAS-BolA,表1)对果蝇发育的影响.对其各发育阶段存活数的统计结果显示,tub-Gal4/UAS-BolA(无GFP荧光)的190个胚胎中有62%发育为幼虫,有26%发育到蛹,但未见到孵化出来的成蝇(表2,tub-Gal4/UAS-BolA与w1118相比,P<0.001).这一结果说明,全身过表达Boule蛋白导致发育中的果蝇渐进性死亡,且表型比Boule蛋白缺失的果蝇更为严重.研究报道,果蝇Boule蛋白通过调控下游靶标m RNA的翻译发挥重要的生理功能,Boule蛋白有两个重要的RNA结合功能域RRM1,RRM2[1].将RRM1区域第75号氨基酸酪氨酸(tyrosine,Y)突变为丙氨酸(alanine,A)后会导致Boule蛋白功能的丧失(UAS-BolA.PM2果蝇)[7].有趣的是,全身性过表达突变型Boule蛋白(tub-Gal4/UAS-BolA.PM2,表1)果蝇发育到成蝇的比例近乎正常(表3),且能产生成熟精子和后代.但如果在分化的精原细胞中过表达Boule蛋白(bam-Gal4/UAS-BolA,表1)则对果蝇发育无明显影响(表3),精子发生也无明显异常.在生殖细胞表达突变型的Boule蛋白(bam-Gal4/UAS-BolA.PM2,表3)也对果蝇发育和生殖系统无影响.利用另外一个生殖细胞特异的nanosGal4过表达Boule或Boule突变蛋白也不影响发育和精子的发生(未发表数据).以上结果说明,全身性体细胞过表达Boule蛋白对果蝇发育是有害的,且这一致死现象可能是由于Boule蛋白异常结合靶标mRNA发挥作用的,而生殖细胞过表达Boule无明显影响.


本文编号：3568282