mDpr2、zhmg2l1、zppm1a在胚胎发育过程中的功能研究

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论文摘要

TGFβ/Nodal信号通路是影响胚胎发育的几个重要的信号通路之一。相比于其他信号通路,Nodal信号通路对于胚胎的中内胚层的诱导起到关键的作用。本文选取了三个与TGFβ信号通路相关的基因,即小鼠Dapper2,斑马鱼hmg2l1和ppm1a,研究其时空表达谱及功能,以加深对脊椎动物胚胎发育机理的了解。我们曾报道斑马鱼Dapper2通过降解Nodal受体而抑制胚胎中胚层的发育,但哺乳动物Dapper2未见报导。鉴于Dapper2对于胚胎中胚层发育的重要性,本文首先克隆出小鼠Dapper2基因,并研究其时空表达谱,发现它在体节形成期后在体节、耳泡、神经顶板、肠等组织中特异性表达。荧光酶报告实验显示小鼠Dapper2可以抑制TGFβ信号通路活性。胚胎实验表明,在斑马鱼胚胎中过量表达小鼠Dapper2,可以抑制斑马鱼胚胎的中胚层的发育。这些实验结果都说明,小鼠Dapper2和斑马鱼dapper2在调节TGFβ信号和胚胎发育方面具有保守性。以斑马鱼Dapper2为诱饵,通过酵母双杂交筛选,鉴定出与斑马鱼Dapper2互作的Hmg2l1。在哺乳动物细胞中,转染斑马鱼Hmg2l1可以抑制β-catenin介导的Wnt信号,也可以增强Smad2/3介导的TGFβ/Nodal信号。在斑马鱼oep突变体中,过量表达hmg2l1,可以导致突变体胚胎的头部缺失。关于hmg2l1影响斑马鱼发育的作用机理还需要更进一步的研究。斑马鱼Ppm1a是镁离子依赖性的丝氨酸/苏氨酸磷酸酶,它可以使磷酸化的Smad2/3去磷酸化,从而抑制TGFβ/Nodal信号通路活性。本实验发现,斑马鱼ppm1a是全身性表达的母源基因。在斑马鱼胚胎中过量表达ppm1a,可以抑制背部中胚层组织的发育。过量表达ppm1a还可以缓解由注射Smad2的MH2结构域蛋白或smad3b mRNA而引起的背部化表型;Smad2的MH2结构域蛋白的注射也可以减轻ppm1a对于背部中胚层组织发育的抑制作用。这些结果表明Ppm1a通过影响Smad2/3来下调TGFβ/Nodal信号,从而影响胚胎背部中胚层的发育。本研究表明,Dapper2、Hmg2l1和Ppm1a都是TGFβ/Nodal的负调控因子,可能均参与控制脊椎动物胚胎的背部发育。这些数据为了解TGFβ/Nodal信号的转导调控机理和对胚胎发育的调控作用提供了新的视觉。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 斑马鱼胚胎发育
  • 1.2 小鼠胚胎发育
  • 1.3 TGFβ信号通路对胚胎发育的影响
  • 1.4 MORPHOLINO ANTISENSE OLIGOS 的作用机理以及设计原则
  • 1.5 DAPPER2 蛋白家族的研究
  • 1.6 HMG 蛋白家族的研究
  • 1.7 PPM1A蛋白家族的研究
  • 1.8 本课题的目的、意义
  • 第2章 材料与方法
  • 2.1 全长基因的获得及各类质粒的构建
  • 2.2 整胚原位杂交
  • 2.3 石蜡切片
  • 2.4 显微注射
  • 2.5 MORPHOLINO 寡核苷酸的设计与注射
  • 2.6 细胞培养
  • 2.7 免疫荧光定位分析
  • 2.8 荧光酶报告实验
  • 第3章 小鼠DAPPER2 表达谱及功能研究
  • 3.1 小鼠DAPPER2 基因全长序列的获得
  • 3.2 DAPPER2 蛋白在脊椎动物中的保守性分析
  • 3.3 小鼠DAPPER2 在小鼠胚胎中的表达谱
  • 3.4 小鼠DAPPER2 抑制TGFβ信号
  • 3.5 小鼠DAPPER2 蛋白对于WNT 信号通路没有显著影响
  • 3.6 小鼠DAPPER2 的亚细胞定位
  • 3.7 小鼠DAPPER2 在斑马鱼胚胎中的过量表达抑制中胚层的发育
  • 3.8 小鼠DAPPER2 在斑马鱼胚胎中的过量表达不影响神经外胚层的发育
  • 3.9 小结
  • 第4章 斑马鱼HMG2L1 表达谱及功能研究
  • 4.1 斑马鱼HMG2L1 的获得
  • 4.2 HMG2L1 的结构
  • 4.3 HMG2L1 在斑马鱼胚胎中的表达谱
  • 4.4 HMG2L1 是WNT 信号通路的负调节因子
  • 4.5 斑马鱼HMG2L1 对于TGFβ信号的影响
  • 4.6 斑马鱼HMG2L1 对于胚胎发育的影响
  • 4.7 小结
  • 第5 章 斑马鱼PPM1A 表达谱及功能研究
  • 5.1 PPM1A在不同物种间的保守性分析
  • 5.2 斑马鱼PPM1A表达谱
  • 5.3 PPM1A过量表达对胚胎发育的影响
  • 5.4 抑制PPM1A的表达可以增强背部中胚层发育而抑制腹部中胚层发育
  • 5.5 PPM1A与SMAD2/3 之间的相互调控
  • 5.6 小结
  • 第6 章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
  • 相关论文文献

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