斑马鱼21号染色体中一个新Ly-6基因簇的鉴定及基因功能研究
Ly-6/uPAR/CD59/netuotoxin基因超家族(Ly-6SF)存在于在所有的后生动物中，在不同的物种的不同生理过程，包括免疫，细胞间粘附和细胞间信号通路等方面，都起着重要的作用。该家族的成员包含一个或者多个空间结构比较保守的Ly-6/uPAR(LU)功能域，由8至10个半胱氨酸(cysteine)构成四至六对二硫键。因LU结构域的空间结构类似三个手指，又称三指蛋白结构域（three-fingered protein domain，TFPD）。基于羧基端是否有GPI锚定信号，该家族蛋白可分为两类:分泌性蛋白和GPI锚定蛋白。该家族成员之间除LU结构域中保守的半胱氨酸之外，其他序列同源性很低。在人、小鼠等中已展开关于部分Ly-6家族成员的研究，表明Ly-6家族基因呈现动态的、多样化的特异组织表达模式，与之相对应，它们可执行多种不同功能，与多种生理过程密切相关。 斑马鱼是一种发育遗传学和生物技术研究广泛使用的模型生物，且其胚胎发生和发育过程都已有了详细的描述，极大方便了基因功能的研究。然而，迄今为止关于Ly-6家族成员在斑马鱼胚胎早期发育中的研究却鲜有报道，其执行功能的分子机制也不清楚。在本研究中，我们在斑马鱼中鉴定出了的一个新的位于21号染色体上的Ly-6基因簇，该基因簇包括7个基因，根据它们在染色体上的位置顺序依次命名为Ly21.1，Ly21.2，Ly21.3，Ly21.4，Ly21.5，Ly21.6和Ly21.7，并初步的分析了该基因簇的序列特征，系统进化地位及其时空表达模式。并对其中的一个基因进行了功能研究。 Ly21.1-7编码的蛋白都具有典型的Ly-6家族的特征:氨基端含有信号肽，是GPI锚定的蛋白，都含有2个串联的LU结构域。系统进化分析显示这7个基因形成一个单独的分支，表明这7个基因可能是由染色体内的基因复制而来。然而，Ly21.1-7蛋白与其他物种Ly-6家族成员的蛋白的同源性极低，共线性分析也不能确定其它硬骨鱼内的Ly21.1-7的直系同源基因，提示Ly21.1-7基因可能是在斑马鱼中进化而来的一个新基因簇。Ly21.1-7基因的时空表达模式分析表明这7个基因在早期发育阶段均有母源性表达，但在胚胎发育的晚期，它们则显示出组织特异性表达。除了Ly21.2表达在卵黄囊表面的离子通道上，其余6个基因都主要表达在发育中的脑部。Ly21.2与其他六个基因的表达明显不同，说明这个基因簇虽然可能是染色体内复制得到的，但分别执行不同的功能。 我们用不同的Na离子和H离子浓度处理成年斑马鱼2周，结果发现Ly21.2的表达量在低Na离子的环境中和在酸性环境中出现不同程度的上调变化，这提示Ly21.2的功能可能与Na离子调控和H离子调控存在某种关系。并利用TALEN基因敲除技术构建了敲除Ly21.2的载体，筛选出Ly21.2 F2代纯合突变体。经观察在早期发育并无明显异常，具体的功能分析目前正在进行中。 本文鉴定了斑马鱼Ly-6家族中21号染色体的一个新基因簇，研究了这个基因簇7个基因的序列特征及在早期胚胎发育中的表达模式，并初步探究了Ly21.2的功能。这些结果将为我们进一步的探究Ly-6家族在斑马鱼的早期胚胎发育的生理过程中的作用机制奠定了良好的基础。
斑马鱼;染色体;基因超家族;生理功能
中国海洋大学
硕士
海洋生物学
张士璀;李红岩
2015
中文
Q959.4
92
2016-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）