A zebrafish forebrain-specific zinc finger gene can induce ectopic dlx2 and dlx6 expression

Identifcation of the earliest forebrain-specific markers should facilitate the elucidation of molecular events underlying vertebrate forebrain determination and specification. Here we report the sequence and characterization of fez (forebrain embryonic zinc finger), a gene that is specifically expressed in the embryonic forebrain of zebrafish. Fez encodes a putative nuclear zinc finger protein that is highly conserved in Drosophila, zebrafish, Xenopus, mouse, and human. In zebrafish, the expression of fez becomes detectable at the anterior edge of the presumptive neuroectoderm by 70% epiboly. During the segmentation period, its expression is completely restricted to the rostral region of the prospective forebrain. At approximately 24 h postfertilization, fez expression is mostly confined to the telencephalon and the anterior-ventral region of the diencephalon. Although fez expression is present in one-eyed pinhead (oep) and cyclops (cyc) zebrfish mutants, the pattern is altered. Forced expression of fez induces ectopic expression of dlx2 and dlx6, two genes involved in brain development. Knockdown of fez function using a morpholino-based antisense oligo inhibited dlx2 expression in the ventral forebrain. Our studies indicate that fez is one of the earliest markers specific for the anterior neuroectoderm and it may play a role in forebrain development by regulating Dlx gene expression. (C) 2001 Academic Press.

大蹼铃蟾（Bombina maxima）白蛋白的皮肤表达、蛋白酶抑制及细胞调亡诱导活性

两栖类动物的皮肤是其得以生存的重要器官，它担负着许多生理功能，如呼吸、水份调节、温度控制、排泄、繁殖、抵抗微生物、防御天敌等。存在于两栖动物皮肤分泌物中的生物活性成分已成为研究热点。目前，己分离鉴定出许多具有各种生物活性的蛋白质及多肤。通过三步分离纯化过程：DEAE-SephadexA-50离子交换，SephadeX075凝胶过滤，和DEAE-SephadexA-50离子交换层析，我们从大蹼铃蟾（Bombinamaxima）皮肤匀浆物中分离得到纯化的大蹼铃蟾皮肤白蛋白（Bm-A-skin）。SDS-PAGE电泳表明，该蛋白为单链蛋白质，在还原状态下表观分子量为67kDa。非还原状态下至少存在三条带，分子量分别为50，55和110kDa。经N-端氨基酸序列分析，其序列均相同，故该蛋白在SDS存在下有同分异构体及多聚体形式。根据所测得的N端氨基酸序列及内肤序列设计引物，通过筛选已构建的大蹼铃蟾皮肤cDNA文库，获得了编码该蛋白的全长cDNA。经序列分析发现该蛋白由三个保守的血清白蛋白结构域组成，并且同人血清白蛋白及牛血清白蛋白的序列相似度分别为39％和38％。随后，我们从血清中也分离纯化到血清白蛋白（BmA-serum），并通过RT-PCR，从大蹼铃蟾肝脏中扩增得到其全长cDNA序列。对由cDNA序列推导的两个大蹼铃蟾白蛋白的氨基酸序列进行比较，发现二者基本相同，只有两个氨基酸的差异，即BmA-skin的Gly417，Ser569，在BmA-serum中均为Asn。造成这两个氨基酸差异的只有一个碱基的突变，即编码BmA-skinGly417，Ser569密码子的第二位碱基A在BmA-serum中变为G。另外，从肝脏获得的BmA-serum的cDNA3'非翻译区还有8个碱基的插入。经扫描光谱分析，BmA-skin含有大量的血红素b，含量为0．95moFinol蛋白，而BmA-serum中含量较少，为0.05mol／mol蛋白。经schiff试剂染色发现，BmA-skin及BmA-serum均为非糖蛋白质。两者均具有抑制trypsin水解小肚底物的活性，但对其它丝氨酸蛋白酶的活性则无抑制，如thrombin、chyomotryPSin、elastase及substilisin。利用表面等离子共振技术研究BmA-skin及BmA-serum与trysin的相互作用，分别得到它们与trrpsin结合的动力学常数，解离平衡常数KD为两者均通过由一对二硫键cys53-Cys62形成的一个暴露的活性位点环，以1：1分子摩尔比同tryrsin形成稳定的非共价结合的复合物，其反应活性位点为Arg58（P1）-His59（P1'）。利用免疫组织化学方法研究发现，BmA-skin广泛地分布于成年大蹼铃蟾上皮细胞的细胞膜及真皮的疏松结缔组织层。表明其在蛙皮肤的生理功能中发挥重要作用，如水及代谢物质交换，渗透压的维持，皮肤呼吸等。另外，我们还从非洲爪蟾（xenopus勿即is）的血清及皮肤中分离到其68扔a的血清白蛋白，经初步鉴定也具有trtPsin抑制活性，但其抑制机制与B．maxima白蛋白不同，还有待于进一步研究。通过MTT法研究发现，BmA-skin对人T淋巴细胞H9、C8166及hemin处理的红白血病细胞K562具有细胞毒活性。三种细胞经BmA-skin处理72h，CC50A片段化，细胞核形态变化及流式细胞仪分析，结果显示，BmA-skin具有选择性诱导细胞调亡的特性。而BmA-serum对三种细胞均无毒性作用，单独的hemin对三种细胞的，胜也很弱。实验结果表明，BmA-skin结合的血红素b可能对其细胞毒及诱导细胞调亡的活性具有较大的贡献。用Cy3标记的BmA-skin与Hg和C8166细胞保温后，发现其进入细胞内发挥作用，这可能是其诱导细胞调亡机制之一。

非洲爪蟾早期发育中的转录后调控机制及眼睛发育相关基因的表达研究

近来的研究表明，转录后调控对于调节脊椎动物发育过程中的细胞分化，细胞分裂及基因区域特异性表达都具有重要作用。转录后调控包括对mRNA稳定性、翻译效率、细胞内定位及poly(A)水平的调控等。Sox2基因是脊椎动物早期发育中最早表达的神经系统特异性基因之一，是脊椎动物早期神经系统发育的重要调节因子。通过生物信息学分析，我们发现，在脊椎动物Sox2 mRNA 3’非翻译区中存在4段非常保守的富含AU的区域，通过报告基因分析等手段研究发现Sox2 3’非翻译区中的部分元件可显著提高报告基因表达，提示我们Sox2的表达可能受到转录后调控。 我们通过对爪蟾Xfhl3基因序列分析时发现其3’非翻译区存在一段保守的只在两栖类具有的序列，我们克隆并检测了该基因的表达图式，并采用报告基因分析等手段研究了Xfhl3基因 3’非翻译区对报告基因表达的影响。结果发现其3’UTR可抑制报告基因表达水平。由于Xfhl3基因3’UTR中这段序列只在爪蟾基因中高度保守，而在在进化过程中两栖动物最独特的便是变态现象，这提示我们去探索这段爪蟾特有的保守序列是否与两栖类变态发育密切相关。由于甲状腺激素在两栖类的变态中的重要作用，因此我们设想Xfhl3基因的3’UTR中的保守序列可能与甲状腺激素相互作用共同调节爪蟾的变态过程。我们的初步结果表明，在爪蟾胚胎中，甲状腺激素对于正常报告基因表达没有明显的作用，但是在插入Xfhl3基因3’UTR中保守序列后，甲状腺激素处理可显著提高报告基因的表达，表明甲状腺素可能直接或间接通过与该段保守序列参与基因的表达调控。 脊椎动物的眼是一个功能非常特殊的器官，受到复杂的调控网络的调节，众多对神经发生重要的基因在眼中表达并参与了这一调节过程。我们克隆了非洲爪蟾的Sox1基因并研究了它在非洲爪蟾早期发育过程中的时空表达图式，比较了Sox1-3基因在发育的脑和眼中的表达图式，进一步阐明SoxB1基因家族在脊椎动物神经系统发生过程中的作用。此外，我们还克隆了非洲爪蟾MGC85160基因并利用RT-PCR和胚胎整体原位杂交技术探测它在不同胚胎阶段的时空表达图式。结果表明母源性表达的MGC85160基因早期主要在动物极表达；从神经板期开始在发育的中枢神经系统和眼中表达，石蜡切片显示它主要在视网膜和晶状体中表达，说明该基因在爪蟾早期外胚层的模式化以及中枢神经系统的发育过程中可能起到重要作用。 此外，我们还研究了鱇浪白鱼的早期发育分期和眼睛特异基因的表达图式。鱇浪白鱼（Anabarilius grahami ）是云南抚仙湖的特有鱼种。我们首次完成了鱇浪白鱼早期发育的完整分期，主要包括合子期，卵裂期，囊胚期，原肠期，体节期和孵化期六个主要的时期。为了理解鱇浪白鱼眼睛的发育，我们克隆并检测了在眼发育早期起关键作用的基因Sox2, Pax6a, Six3a 和 Rx2的表达图式。结果表明这四个基因全部在尾芽期的前端神经板中表达，随后在视网膜原基细胞中表达明显。在晚期阶段，除Rx2外其它三个基因也在晶状体中表达。其表达模式与斑马鱼中同源基因的表达很相似，说明涉及眼发育的分子网络在鱇浪白鱼中也是高度保守的。

非洲爪蟾Brunol和MCPH基因在早期胚胎发育过程中表达的研究及随机定向酵母双杂交cDNA文库的构建

BRUNOL/CELF家族RNA结合蛋白在转录后调控（post-transcriptional regulation）中起着至关重要的作用，参与多种组织的发育过程。本研究中，我们描述了非洲爪蟾5个Brunol 基因的克隆与表达。其中只有Brunol2是母源性以及合子表达的，其它的4个Brunol基因都是合子表达的，但起始表达的发育时期有所不同。爪蟾发育过程中，Brunol1、4和5基因特异性地在神经系统中表达，包括脑、脊髓、眼泡和耳泡。Brunol2和3基因在体节中胚层与神经系统表达。Brunol2也在晶状体中有非常高的表达。在转染的Hela细胞中，BRUNOL1、2和3蛋白定位于细胞质和细胞核中，BRUNOL4和5只是定位于细胞质中，显示它们具有不同的功能。 人的microcephalin1（MCPH1）基因的遗传突变产生原发性小头症，而在人类的进化过程中，这个基因的变化可能对人脑体积的增加和认知能力的增强也起到重要的作用。但是对于MCPH基因在其它物种中功能的研究才刚刚开始。我们克隆了非洲爪蟾MCPH基因，发现非洲爪蟾具有A，B两个同源基因，其功能域的保守性较高，暗示非洲爪蟾MCPH基因仍然执行一些保守的功能，但MCPHB由于突变只编码一种截短的蛋白，目前尚不清楚它是否是有功能的。胚胎原位杂交的结果显示MCPHA，B基因在胚胎发育中的表达图式相似，但MCPHB的表达水平较低。在神经胚期，二者均表达于头部基板区，在尾芽期主要表达于咽鳃区，而在脑区的表达并不显著，与小鼠中的表达模式不同，提示在爪蟾中MCPH基因可能主要参与咽鳃区而不是脑的发育。 为了进一步筛选这些蛋白可能的结合因子，我们构建了非洲爪蟾双杂交cDNA文库。其中利用修饰的随机引物和特别设计的连接头在合成双链cDNA时，在下游合成一个SalI限制性酶切位点，可以将cDNA定向插入载体。通过对于空克隆率和插入片段长度等一系列参数的分析，表明这个定向cDNA文库的构建是成功的。

非洲爪蟾Brunol1 基因的功能以及文昌鱼肌动蛋白基因家族扩增的研究

BRUNOL 蛋白又称CELF（CUG-BP and ETR3 like factor）是一种典型的RNA 结合蛋白，它的N 端含有两个连续的RNA 识别结构域（RNA recognition motif，RRM)， C 端有一个RRM 结构域。主要参与对可变剪切、翻译、降解和编辑等基因表达转录后水平的调节。迄今在人类中已发现6 个Brunol 基因家族成员，即Brunol1-6；在非洲爪蟾中已发现了5 个：Brunol1-5。近期，我们克隆了爪蟾的Brunol1-5 并研究了它们在非洲爪蟾早期胚胎发育过程中的时空表达图式。结果显示，与以往研究结果一致， Brunol1 基因高量、特异地在神经管中表达，提示Brunol1 基因可能对于爪蟾的神经系统的发生和发育发挥着重要的作用。本实验利用Morpholino 和过表达等手段研究了爪蟾Brunol1 基因对于爪蟾早期胚胎发育的影响。结果显示，在下调和过表达Brunol 1 基因的情况下都会导致胚胎出现体轴弯曲，眼睛和头部发育不全等表型。而将 Brunol1 基因特异的Morpholino 与它的mRNA 共注射时可以明显挽救这一表型。我们通过原位杂交实验，检测了一些爪蟾神经系统的标记基因在Brunol1 过表达胚胎中的表达情况，结果发现过表达Brunol1 基因能显著地下调Krox-20, N-tubulin, Lhx2, Pax6 等的表达，而Sox2 和Otx2 的表达却未受影响。这说明Brunol1 的异常表达确实影响到了神经系统发育过程的信号调控网络，导致胚胎发育的畸形。该结果将有助于阐述Brunol1 基因对于脊椎动物神经系统发生的意义。肌动蛋白是一种分布广泛而且在进化上十分保守的蛋白，它是构成细胞骨架的关键组分。通常人们将肌动蛋白分成肌肉型和胞质型两种类型，它们各自行使着不同的功能。在此，我们通过对古老的脊索动物文昌鱼的肌动蛋白基因家族进行系统的分析发现，文昌鱼中该基因家族成员多达30 多个，而且它们中很多都有连锁现象；进化分析的结果显示，文昌鱼的肌动蛋白基因家族通过串联重复序列的复制发生扩增；从结构上看，它们的基因结构多样化, 包含2-7 个外显子；同时，我们还克隆了两个不同的文昌鱼肌肉型的肌动蛋白基因，并进一步比较了它们在文昌鱼早期胚胎中的表达图式。结果显示，这两个基因在表达上有着细微的差别，这提示文昌鱼肌动蛋白基因家族成员在功能上的分化。该结论将有助于阐述肌动蛋白基因家族的进化以及它们在脊索动物发育的中所扮演的功能。

非洲爪蟾Nkx6.3在原肠运动和神经嵴诱导调控中的功能及爪蟾神经管腹侧图式形成的研究

神经嵴（neural crest）是一类脊椎动物特有的多潜能迁移细胞。这一类细胞历经“表皮—间充质”转换（EMT），与神经管背侧的其它细胞分离，经由不同路线迁移，定位于胚胎外周各处，后分化为不同的细胞类型包括外周神经系统、颅面骨骼系统及色素细胞等。神经嵴的发育是一个多途径多步骤的过程，受多种信号通路及转录因子调控。这些调控因子相互调节形成精密网络，可被划分为三个主要层次类群：分泌性信号分子（BMP、Wnt、FGF、Delta）、神经板边界特异基因（Msx、Pax3/7、 Zic1、Dlx3/5）、神经嵴特异基因（Snail/Slug、AP-2、FoxD3、Twist、Id、cMyc、Sox9/10）。本文第一章主要概述不同组织来源的各种分泌信号在神经嵴诱导中的作用以及他们之间的整合调控。 Nkx6家族蛋白是一类进化上保守的转录因子，在脊椎动物中枢神经系统（CNS)的图式形成和胰腺的发育中有重要作用。在第二章，我们描述了非洲爪蟾中Nkx6家族基因的克隆及其表达图式。与小鼠和鸡中的同源基因类似，爪蟾的Nkx6家族基因在胚胎发育过程中主要表达于中枢神经系统和前部内胚层组织。其中Nkx6.1和Nkx6.2在神经胚期神经板表达重合，晚期都表达于后脑和脊髓的腹侧。Nkx6.3从卵裂期到神经胚早期都表达于非神经外胚层，而尾芽期表达于后脑后部和腮弓。在内胚层中，Nkx6.2在尾芽期表达于底索。在蝌蚪期，Nkx6家族的三个基因分别表达于前部内胚层的衍生物，包括胰腺、胃、食道和肺。 Nkx6.3是最近发现的Nkx6家族新成员，它在爪蟾中的表达与Nkx6.1和Nkx6.2有了较大分歧。在第三章，我们通过功能获得及功能缺失实验来探讨Nkx6.3在爪蟾早期发育中的功能。我们发现原肠期前过量或抑制Nkx6.3表达都会影响胚胎原肠运动的正常进行。我们通过动物帽延伸实验证明Nkx6.3参与了细胞运动。半定量RT-PCR结果显示，Nkx6.3可以调控一些粘附分子的表达。以上结果说明Nkx6.3通过调控粘附分子的转录而参与细胞运动的调控。我们还发神经嵴（neural crest）是一类脊椎动物特有的多潜能迁移细胞。这一类细胞历经“表皮—间充质”转换（EMT），与神经管背侧的其它细胞分离，经由不同路线迁移，定位于胚胎外周各处，后分化为不同的细胞类型包括外周神经系统、颅面骨骼系统及色素细胞等。神经嵴的发育是一个多途径多步骤的过程，受多种信号通路及转录因子调控。这些调控因子相互调节形成精密网络，可被划分为三个主要层次类群：分泌性信号分子（BMP、Wnt、FGF、Delta）、神经板边界特异基因（Msx、Pax3/7、 Zic1、Dlx3/5）、神经嵴特异基因（Snail/Slug、AP-2、FoxD3、Twist、Id、cMyc、Sox9/10）。本文第一章主要概述不同组织来源的各种分泌信号在神经嵴诱导中的作用以及他们之间的整合调控。 Nkx6家族蛋白是一类进化上保守的转录因子，在脊椎动物中枢神经系统（CNS)的图式形成和胰腺的发育中有重要作用。在第二章，我们描述了非洲爪蟾中Nkx6家族基因的克隆及其表达图式。与小鼠和鸡中的同源基因类似，爪蟾的Nkx6家族基因在胚胎发育过程中主要表达于中枢神经系统和前部内胚层组织。其中Nkx6.1和Nkx6.2在神经胚期神经板表达重合，晚期都表达于后脑和脊髓的腹侧。Nkx6.3从卵裂期到神经胚早期都表达于非神经外胚层，而尾芽期表达于后脑后部和腮弓。在内胚层中，Nkx6.2在尾芽期表达于底索。在蝌蚪期，Nkx6家族的三个基因分别表达于前部内胚层的衍生物，包括胰腺、胃、食道和肺。 Nkx6.3是最近发现的Nkx6家族新成员，它在爪蟾中的表达与Nkx6.1和Nkx6.2有了较大分歧。在第三章，我们通过功能获得及功能缺失实验来探讨Nkx6.3在爪蟾早期发育中的功能。我们发现原肠期前过量或抑制Nkx6.3表达都会影响胚胎原肠运动的正常进行。我们通过动物帽延伸实验证明Nkx6.3参与了细胞运动。半定量RT-PCR结果显示，Nkx6.3可以调控一些粘附分子的表达。以上结果说明Nkx6.3通过调控粘附分子的转录而参与细胞运动的调控。我们还发现，在爪蟾胚胎中Nkx6.3的过表达或抑制表达都导致神经嵴标记基因表达降低。进一步研究发现，32细胞期在不同部位注射Nkx6.3 mRNA可以异位诱导或抑制Slug的表达。动物帽实验显示，Nkx6.3单独过表达可以诱导神经嵴发生，而迄今为止转录因子中只有Snail1具有这一单独诱导能力。在爪蟾胚胎及动物帽中，过表达Nkx6.3都可以诱导Fgf8、Wnt8而抑制BMP4的转录，而且Nkx6.3对这些分泌因子的调控方式是不同的。4细胞期过表达Nkx6.3的胚胎，在促进Fgf8和Wnt8而抑制BMP4的同时，却抑制神经板边界特异基因Msx1、Pax3和神经嵴特异基因Slug的表达，说明Nkx6.3对神经嵴的诱导调控在神经板边界基因层次还存在抑制作用。32细胞过表达Nkx6.3会细胞自主性抑制以及细胞非自主诱导Msx1、Pax3、Slug的表达。Nkx6.3异位诱导Dlx5却抑制Dlx3的表达，说明Dlx5可能是Nkx6.3负调控的直接靶基因。由此，我们提出Nkx6.3的神经嵴诱导调控分为两个层次：分泌信号分子水平的正调控和神经板边界决定水平的负调控。在脊椎动物的神经发生过程中，神经管背腹不同层次形成不同的神经元。这些神经元细胞的命运由背腹起源的多种形态发生素决定。形态发生素通过浓度梯度确定了一组转录因子在神经管背腹不同层次的特异表达，这些基因的组合调控决定了神经前体细胞的命运。然而，这些转录因子是如何解读形态发生素梯度信号的还不是很清楚。第四章，我们通过对神经管腹侧特异表达的转录因子的调控区进行预测，确定了可能调控这些基因表达的保守区段。此外，我们改进了爪蟾转基因操作，并用这一技术确证了Nkx6.2的调控区域。Dbx1、Nkx2.2及Pax6的转录调控区已在小鼠或爪蟾中报道过。由此我们得到了两对在神经管背腹图式中相互作用的转录因子的调控区域：Nkx6.2和Dbx1、Nkx2.2和Pax6。通过对Nkx6.2和Dbx1的调控保守区的转录因子结合位点的预测，我们发现这四个基因以及Wnt信号之间存在大量的相互调控。然而在这两个基因的调控区，我们没有发现Gli的调控位点，暗示这两个基因可能不受Shh的直接调控。我们还克隆了Dbx家族的两个基因，并检测了它们的时空特异性表达，发现Dbx2是母源性表达的，而Dbx1是合子型基因。这两个基因的表达图式相似，都在神经板中线两侧成线状表达，尾芽期在神经管中部表达。过表达Dbx2抑制神经元的初级分化，说明它可能与Dbx1一样具有维持神经板细胞未分化状态的功能。Dbx2的过表达还抑制Nkx6.2及Dbx1的表达，说明它们可能一起参与了神经管腹侧图式的调控。

非洲爪蛙分泌型叶酸结合蛋白及NKX6.3在早期胚胎神经发育中的功能研究

叶酸是B族维生素的一员，参与体内一系列重要的生命过程包括DNA，氨基酸的合成，调控细胞周期，参与一碳单位供体循环，调节DNA,蛋白质甲基化等。叶酸的许多功能都和叶酸结合蛋白有关，体内有多种跨膜形式的叶酸结合蛋白，比如Folbp1，RFC，HCP等。以前的研究表明这些不同的叶酸结合蛋白具有不同的功能。分泌型叶酸结合蛋白是另外一类叶酸结合蛋白，在人类，小鼠，猪中都有序列报道，但是其功能却知之甚少。 我们在非洲爪蛙中鉴定出一个全新的分泌型叶酸结合蛋白并命名为Secreted Folate Binding Protein(sFBP)。在胚胎和转染细胞系中我们都证明该蛋白是分泌性的，表面等离子共振实验发现sFBP能够结合叶酸。在胚胎早期这个基因表达于粘液腺和神经板区域，神经管闭合后在神经管、粘液腺、眼睛，头部以及鳃弓都有表达。特异morpholino 阻断sFBP翻译后发现粘液腺发育异常，神经管闭合缺陷，前后体轴聚集延伸运动受到抑制，尾芽期胚胎表现出体轴缩短，无眼，小头或无头的表型。进一步研究发现显微注射sFBP morpholino 的胚胎神经板区域细胞发生凋亡，中胚层和神经外胚层的一系列粘附分子表达异常，神经细胞的正常分化也受到抑制。通过显微移植实验我们还发现抑制sFBP的翻译后，神经嵴细胞的正常分化和迁移都受到抑制。但是，显微注射叶酸及其类似物或者显微注射甲基供体S-腺苷甲硫氨酸或者亮氨酸甲基转移酶都不能挽救阻断sFBP造成的表形，由此提示sFBP可能不是通过叶酸传统的参与营养合成或者甲基化的途径发挥作用。我们发现注射sFBP morpholino可以抑制Islet-1mRNA和蛋白质的表达，Islet-1的表达区域与sFBP类似。共同注射Islet-1 mRNA和sFBP morpholino可以极大的挽救sFBP morpholino的表型。最后通过morpholino特异阻断Islet-1的表达后，我们发现其表现出与sFBP morpholino类似的粘液腺发育缺陷，神经板细胞凋亡，小头无眼的表形。由此叶酸是B族维生素的一员，参与体内一系列重要的生命过程包括DNA，氨基酸的合成，调控细胞周期，参与一碳单位供体循环，调节DNA,蛋白质甲基化等。叶酸的许多功能都和叶酸结合蛋白有关，体内有多种跨膜形式的叶酸结合蛋白，比如Folbp1，RFC，HCP等。以前的研究表明这些不同的叶酸结合蛋白具有不同的功能。分泌型叶酸结合蛋白是另外一类叶酸结合蛋白，在人类，小鼠，猪中都有序列报道，但是其功能却知之甚少。 我们在非洲爪蛙中鉴定出一个全新的分泌型叶酸结合蛋白并命名为Secreted Folate Binding Protein(sFBP)。在胚胎和转染细胞系中我们都证明该蛋白是分泌性的，表面等离子共振实验发现sFBP能够结合叶酸。在胚胎早期这个基因表达于粘液腺和神经板区域，神经管闭合后在神经管、粘液腺、眼睛，头部以及鳃弓都有表达。特异morpholino 阻断sFBP翻译后发现粘液腺发育异常，神经管闭合缺陷，前后体轴聚集延伸运动受到抑制，尾芽期胚胎表现出体轴缩短，无眼，小头或无头的表型。进一步研究发现显微注射sFBP morpholino 的胚胎神经板区域细胞发生凋亡，中胚层和神经外胚层的一系列粘附分子表达异常，神经细胞的正常分化也受到抑制。通过显微移植实验我们还发现抑制sFBP的翻译后，神经嵴细胞的正常分化和迁移都受到抑制。但是，显微注射叶酸及其类似物或者显微注射甲基供体S-腺苷甲硫氨酸或者亮氨酸甲基转移酶都不能挽救阻断sFBP造成的表形，由此提示sFBP可能不是通过叶酸传统的参与营养合成或者甲基化的途径发挥作用。我们发现注射sFBP morpholino可以抑制Islet-1mRNA和蛋白质的表达，Islet-1的表达区域与sFBP类似。共同注射Islet-1 mRNA和sFBP morpholino可以极大的挽救sFBP morpholino的表型。最后通过morpholino特异阻断Islet-1的表达后，我们发现其表现出与sFBP morpholino类似的粘液腺发育缺陷，神经板细胞凋亡，小头无眼的表形。由此我们认为sFBP结合叶酸后可能通过细胞膜上的受体传递信号，并且Islet-1可能在sFBP的下游发挥作用。 神经嵴是脊椎动物特有的一群多潜能干细胞，产生于表皮和神经板的边界，在原肠运动之后这群细胞通过表皮间充值转换从神经管背侧迁移到不同的区域，分化成不同的细胞类型，包括外周神经系统，色素细胞，软骨等。神经嵴的发生是一个多步骤多基因参与的精细调控过程。目前理论认为最初由一些分泌性信号分子又叫形态生成素比如BMP,Wnt，FGF，Notch等通过不同浓度梯度的相互作用调节一组在表皮和神经板边界的转录因子（Msx、Pax3/7、Zic1、Dlx3/5等）的表达，即边界决定。这些边界决定因子进一步在预定形成神经嵴的区域激活神经嵴特化基因比如Slug/Snail、FoxD3、Twist、Sox9/10的表达完成神经嵴的特化（Specification）。 Nkx6.3是Nkx6家族的一个转录因子，RT-PCR显示其呈现母源性表达。特异抗体显示Nkx6.3蛋白第9期在整个胚胎都表达，大部分蛋白集中在细胞核，有少部分蛋白定位于细胞膜上；神经板时期主要定位于神经嵴区域的细胞膜上。过表达Nkx6.3会影响细胞粘连分子的表达，由此干扰正常的胚胎原肠运动和Activin诱导的动物帽聚集延伸运动。显微注射Nkx6.3特异morpholino阻断其蛋白表达会抑制神经嵴的marker基因Wnt8，Fgf8，Pax3，Msx1，Zic1，FoxD3，Slug的转录，阻碍神经嵴的发育。在动物帽中单独注射Nkx6.3可以在mRNA水平上诱导Wnt8、Fgf8另一方面抑制BMP4的表达进而诱导神经嵴基因Pax3，Zic1，Slug的表达。报告基因实验也显示Nkx6.3能够激活Wnt信号而在动物帽中抑制BMP信号。Nkx6.3蛋白功能域分析发现其EH1结构域（domain）参与对Wnt8信号的激活，而EH1结构域和HD结构域之间的连接区域（linker domain）参与对FGF的激活和对BMP的抑制。进一步在动物帽和胚胎中分析发现Nkx6.3对Wnt8的激活依赖于FGF家族受体信号但是不依赖于Fgf8。有趣的是4细胞时期过表达Nkx6.3促进Fgf8和Wnt8 mRNA表达，但是抑制边界决定基因Msx1、Pax3和神经嵴特化基因Slug的转录。在32细胞时期显微注射Nkx6.3可以在内源神经嵴发生区域抑制Slug的表达，而异位却诱导Slug的mRNA。我们发现与动物帽中对BMP的调节不同，在胚胎中，过表达Nkx6.3会强烈的激活Smad1蛋白在细胞核中的表达即BMP信号被激活，高的BMP信号会抑制神经嵴的发生。另外我们发现过表达Nkx6.3在胚胎中抑制Dlx5而在动物帽中却不影响Dlx5的表达水平，Morpholino阻断Dlx5会抑制Msx1、Pax3和Slug的表达。BMP信号和Dlx5在动物帽和在整体胚胎中对Nkx6.3的不同响应可以一定程度上解释过表达Nkx6.3在2个系统中对神经嵴基因Slug相反的影响结果。

非洲爪蟾早期胚胎发育中PEDF和PEDF-R的功能以及vestigial-like家族表达图式的研究

PEDF 蛋白（Pigment epithelium-derived factor）又名“色素上皮源因子”或 “色素上皮衍生因子”，为一个多功能性分泌糖蛋白，前人研究表明PEDF 蛋白 具有神经保护性、免疫调节、抑制新生血管生成以及抑制肿瘤恶化等多种功能。 PEDF-R 是PEDF 的受体， 属于PNPLA2 （ Patatin-like phopholipase domain-containing 2 family）蛋白家族的一个新成员，PEDF 蛋白与其结合后会激 活PEDF-R 的磷脂酶A2 活性。本研究中，我们描述了非洲爪蟾PEDF 和PEDF-R 基因的表达图式及其在胚胎发育中的可能功能。RT-PCR 结果显示PEDF 是非母 源性表达，而PEDF-R 则是母源性表达的。原位杂交实验表明它们均在神经系统 中特异表达，但PEDF-R 的表达区域更加广泛，在鳃弓、眼泡和耳泡中也有表达。 通过mRNA 过表达和Morpholino(MO)阻断蛋白合成等手段发现，PEDF 功能获 得和功能缺失后胚胎几乎不受影响。然而PEDF-R 过表达后胚胎向注射一侧弯 曲，TUNEL 凋亡检测实验发现这些胚胎在注射一侧发生了凋亡。这两个基因神 经表达的特异性表明它们可能在早期神经发育中有重要功能。TUNEL 结果暗示 着PEDF-R 可能是一个与凋亡信号通路相关的受体。PEDF 功能获得和缺失并未 导致胚胎明显的表型，这表明PEDF 在非洲爪蟾中可能还存在其他的受体来行使 与PEDF-R 不同功能的途径。 果蝇的vestigial 基因编码一个转录辅助因子，在果蝇中只有一个成员，即 vestigial(vg)基因。在脊椎动物中有四个vestigial 同源基因，即vestigial-like 非洲爪蟾早期胚胎发育中PEDF 和PEDF-R 的功能以及vestigial-like 家族表达图式的研究 2 1,2,3,4_(vgl-1,2,3,4)。Vestigial 蛋白能作为辅助因子与果蝇中的Scalloped(Sd)蛋白 或者哺乳动物中的TEF 蛋白结合成复合体，通过Sd/TEF 蛋白的TEA/ATTS 结构 域与DNA 结合，从而调节下游基因的转录。本研究中，我们克隆了非洲爪蟾 vestigial-like 家族的四个成员，并对其在爪蟾胚胎发育过程中的表达进行研究。 RT-PCR 显示vgl-2 和vgl-3 是合子型表达的，vgl-1、vgl-4 则是母源性表达。原位 杂交显示：vgl-1 主要在神经管背部、耳泡和眼泡中表达；vgl-2 则是在肌肉、第 一二鳃弓、脊索中特异表达；vgl-3 神经胚时期在后脑有强的表达信号，从神经 胚后期到尾芽期后脑部位的表达几乎消失了，而在胚胎的头部以及神经管中开始 有微弱的表达；vgl-4 的表达较广泛，在神经管、眼泡、耳泡、肌肉以及脊索中 均有表达。在爪蟾中这四个成员的表达图式各不相同，提示它们有可能与其行使 组织特异性基因调控的功能相关，上述结果将有助于对vestigial-like 家族基因在 胚胎发育中的功能研究。

The manganese superoxide dismutase gene in bay scallop Argopecten irradians: Cloning, 3D modelling and mRNA expression

A novel manganese superoxide dismutase (MnSOD) was cloned from bay scallop Argopecten irradians by 3' and 5' rapid amplification of cDNA ends (RACE) PCR. The full-length cDNA of MnSOD was of 1207 bp with a 678 bp open reading frame encoding 226 amino acids. The deduced amino acid sequence contained a putative signal peptide of 26 amino acids. Sequence comparison showed that the MnSOD of A. irradians shared high identity with MnSOD in invertebrates and vertebrates, such as MnSOD from abalone Haliotis discus discus (ABG88843) and frog Xenopus laevis (AAQ63483). Furthermore, the 3D structure of bay scallop MnSOD was predicted by SWISS-MODEL Protein Modelling Server and compared with those of other MnSODs. The overall structure of bay scallop MnSOD was similar to those of zebrafish Danio rerio, fruit fly Drosophila melanogaster, Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis, human Homo sapiens, and had the highest similarity to scallop Mizuhopecten yessoensis and abalone H. discus discus. A quantitative real-time PCR (qRT-PCR) assay was developed to detect the mRNA expression of MnSOD in different tissues and the temporal expression in haemocytes following challenge with the bacterium Vibrio anguillarum. A higher-level of mRNA expression of MnSOD was detected in gill and mantle. The expression of MnSOD reached the highest level at 3 h post-injection with V. anguillarum and then slightly recovered from 6 to 48 h. The results indicated that bay scallop MnSOD was a constitutive and inducible protein and thus could play an important role in the immune responses against V anguillarum infection. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.