斑马鱼肌肉发育相关基因克隆、表达与功能分析

本文主要研究在斑马鱼胚胎发育过程中参与肌肉发育的相关基因，克隆了四个在体节和肌肉中表达的基因全长，分析了基因的时空表达特征，并对其中两个基因进行了过表达，分析其在体节形成和肌肉发生过程中的功能。 从斑马鱼中克隆到甲状腺激素受体相关蛋白基因TRAP150。原位杂交分析TRAP150表达在近轴细胞的慢肌和体节的快肌，表达模式与MyoD的模式相近；并表现出肌肉特异性表达，TRAP150在体节形成和肌肉发生早期高水平说明TRAP150在肌肉分化过程发挥着重要的作用。此外，在胚胎的心脏中也检测到TRAP150的表达。在斑马鱼胚胎过量表达TRAP150造成MyoD在近轴中胚层的过量表达，而对MyoD在近轴细胞的表达影响不明显；由于MyoD在近轴中胚层的表达将诱导快肌的形成，因此过量表达TRAP150将可能导致快肌的增多；从过量表达的结果分析，TRAP150在MyoD的上游正向调控MyoD的表达，是诱导快肌的分化的重要基因。 从斑马鱼中克隆到双特性酪氨酸调控激酶新基因DYRK2。RT-PCR结果表明DYRK2具有母源性表达的特点，并且在36小时前各个时期都有表达。DYRK2在体节形成后表达在体节的近轴细胞中，大约在15个体节时检测到在快肌部位表达，18小时后在胚胎肌肉组织、脑部以及眼睛表达。DYRK2在斑马鱼胚胎发育过程中与体节和肌肉发生相关的基因之一，并可能参与脑和眼睛的发生。在斑马鱼胚胎中过量表达DYRK2导致肌肉标记基因MyoD的表达出现了很大的变化，注射侧MyoD在近轴细胞和近轴中胚层过量表达，尤其是在未形成体节的体节前体中胚层，注射侧的MyoD有大范围的高表达，而在正常一侧没有表达。MyoD的过量表达说明斑马鱼胚胎早期DYRK2通过调控MyoD的表达影响慢肌的分化。 克隆得到斑马鱼的血细胞生成的PBX1互作蛋白基因HPIP1。RT-PCR结果表明HPIP1在斑马鱼胚胎表达具有母源性，但是原位杂交的检测一直到10个体节时才检测到，说明HPIP1一直到肌肉分化后才大量表达，可能在肌肉的成熟阶段起作用。当胚胎发育到18小时，HPIP1表达在所有体节中，前端的较早形成的体节中表达量比晚形成的体节表达量高，也符合HPIP1参与肌肉成熟过程的判断。HPIP1还表达在胚胎的眼部周围，说明HPIP1可能参与到眼部肌肉的形成。 在斑马鱼中克隆的Chp-1相似蛋白基因CHORDC1。在3个体节时，CHORDC1表达在脊索两侧的近轴细胞中，而在5个体节时CHORDC1在表达在体节中，这个特点与MyoD的表达很相似，与MyoD在体节中表达不同的是，CHORDC1也在体节前体中胚层中表达，这与Myf5的表达特点相似，CHORDC1紧随着MyoD，Myf5的高表达说明CHORDC1在肌肉细胞的分化的早期即参与肌肉的发育，而其高表达量也说明CHORDC1在这个过程中可能起到非常重要的作用。CHORDC1在近轴中胚层的表达与MyoD，Myf5有不同的特点，这种不同表现在其在近轴中胚层的表达不仅仅限于快肌和慢肌，而且由后到前的逐渐扩展。而且，CHORDC1在心肌中也表达说明其不仅在骨骼肌中发挥作用。综合CHORDC1的表达特点可以认为其对肌肉的作用不限于特定肌肉类型，广泛参与到各种肌肉的发育过程