论文部分内容阅读
原肠发生运动是构建胚胎形体模式的关键事件,其运动模式和调控机制是生命科学探索了近百年的重大基础科学问题。Paraxial protocadherin(papc)是一个细胞粘连分子,为跨膜蛋白,近来研究报道papc与Wnt/PCP途径有关,控制着原肠形态发生过程中的集中延伸运动。一方面它的胞外结构能与细胞粘连,另一方面它能将接收到的信号转换为实际的细胞运动。papc在斑马鱼胚胎下包50%时,在胚环的侧面和腹面中胚层区域表达。近来研究发现同源异型基因flh在原肠期斑马鱼胚胎的脊索中胚层中表达而直接抑制spt在该处的转录;而spt在轴旁中胚层表达并激活papc在轴旁中胚层的表达。因此flh和spt共同调控papc表达的空间模式而在原肠形态运动过程中起着重要的调控作用。我们的前期研究发现抑制斑马鱼中另一个同源异型基因vsxl基因的表达会导致原肠形态发生运动受阻和flh在侧、腹中胚层区域的异位表达,以及spt和papc在这些中胚层区域的表达被抑制;而vsxl过表达时,flh基因在脊索中胚层中的表达受到抑制。这些观察结果提示vsxl能够抑制flh基因在胚胎发育早期的异位表达。为进一步探究vsxl在原肠形态发生运动中的调控作用,本实验进行了vsxl调控flh表达机制的深入分析。主要的结果和结论如下:
一、通过用vsxl mRNA分别与不同长度flh启动子序列所控制的GFP报告基因共注射,检测其对GFP报告基因表达的影响,证明了vsxl能有效抑制flh启动子所控制的报告基因的表达,并确定了在flh启动子上的-204bp与-156bp之间可能含有vsxl或者vsxl下游基因作用的关键位点。
二、根据含有同源异型域的蛋白与DNA结合的潜在结合位点为TAAT(NN),对fth启动子上的-204bp与-156bp之间的49bp的序列进行分析,发现有1个TAATTG位点。将TAATTG位点突变成TCGATG后构建了突变的报告基因MPZF-220GFP,再与vsxl mRNA共注射,则所控制的报告基因的表达不再受到抑制。这一结果说明vsxl可能通过结合到flh基因启动子的TAATTG序列上直接抑制flh的转录,而不是通过vsxl下游基因编码的蛋白来间接抑制flh的转录。
三、为了进一步证明flh启动子上的TAATTG序列是VSX1直接作用的位点,我们用pGEX原核表达系统在大肠杆菌中表达了包含VSX1同源异型域的重组蛋白GST+VSX1 HD,和在所确定的49bp的flh启动子范围内,针对TAATTG位点,设计并合成了生物素标记的包含该位点的探针,不标记生物素的探针和将TAATTG位点突变为TCCCCG的突变探针;采用凝胶阻滞方法检测了VSX1蛋白在体外与flh启动子TAATTG序列的结合。凝胶阻滞分析结果为:结合探针和GST+VSX1 HD多肽反应后,在非变性凝胶中看到了在自由探针条带之后的滞后条带;而在预先加入的500倍于标记探针的非标记探针进行竞争时,则检测不到标记的滞后条带,而预先加入500倍于标记探针的非标记突变探针进行竞争时,仍可以检测到滞后条带。这些体外实验的结果证明VSX1的确能与flh启动子上的TAATTG序列直接结合。
四、为了检测在正常发育的胚胎细胞中VSX1是否与flh的启动子直接结合以及结合位点的数目和位置,我们制备了多克隆抗体,并以其进行了染色质免疫共沉淀(CHIP)分析。对flh启动子在1.9kb范围内13个包含TAATTN序列的位点的进行分析的结果表明,VSX1只与在-204bp与-156bp区域内包含TAATTG序列特异结合,与其他的位点没有结合。体内ChIP分析结果充分说明了VSX1蛋白在正常发育过程中的确通过直接结合于flh启动子上-204bp与-156bp区域内的TAATTG序列而调控flh基因的表达。
这些研究结果说明vsxl基因通过直接抑制flh的异位表达,以细胞自主调控的方式控制flh和spt,papc表达的空间模式,在原肠形态发生模式的全局性控制中起关键的作用。