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中国海洋大学学报（自然科学版） 2023年第11期53卷 79-86页

作者：周董华王承昊范纯新上海海洋大学国家海洋生物科学国际联合研究中心上海201306 上海海洋大学水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室上海201306

为了探究sdf1-cxcr4信号在斑马鱼(Danio rerio)后侧线系统(Posterior lateral line system,PLLs)发育中的作用,本研究首先通过原位杂交发现斑马鱼cxcr4b在迁移的侧线原基-Ⅰ和原基-Ⅱ中表达,sdf1a在原基迁移路径上表达。进一步构建了由... 详细信息

为了探究sdf1-cxcr4信号在斑马鱼(Danio rerio)后侧线系统(Posterior lateral line system,PLLs)发育中的作用,本研究首先通过原位杂交发现斑马鱼cxcr4b在迁移的侧线原基-Ⅰ和原基-Ⅱ中表达,sdf1a在原基迁移路径上表达。进一步构建了由热激启动子控制的cxcr7b过表达转基因斑马鱼,在不同时间点过表达cxcr7b抑制sdf1-cxcr4信号。结果表明:相较于野生型斑马鱼,过表达cxcr7b的斑马鱼的原基-Ⅰ和原基-Ⅱ的迁移明显减慢。但体侧中线神经丘的腹部迁移、间生和针脚神经丘的形成不受过表达cxcr7b的影响。本研究为理解鱼类侧线系统发育调控和多样性产生奠定基础。

关键词：斑马鱼侧线系统神经丘 sdf1-cxcr4信号 cxcr7b基因

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sdf1-cxcr4信号在斑马鱼后侧线系统发育中的作用

Sdf1-Cxcr4信号在斑马鱼后侧线系统发育中的作用

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作者：周董华上海海洋大学

学位级别：硕士

侧线是鱼类和两栖类特有的感觉系统,具有感受水流运动的功能,对于鱼类和两栖类的捕食、避敌和趋流等行为极为重要。不同鱼类的侧线感受器的种类、数量和分布具有丰富的多样性,这种多样性与鱼类对特定环境的适应密切相关。鱼类侧线系统... 详细信息

侧线是鱼类和两栖类特有的感觉系统,具有感受水流运动的功能,对于鱼类和两栖类的捕食、避敌和趋流等行为极为重要。不同鱼类的侧线感受器的种类、数量和分布具有丰富的多样性,这种多样性与鱼类对特定环境的适应密切相关。鱼类侧线系统发育调控的研究对理解侧线感受器多样性的形成具有重要意义。作为模式生物,斑马鱼的后侧线系统发育研究中取得了许多进展,对于理解鱼类侧线发育调控机制和模式形成起到重要作用。鱼类侧线系统发育的多个过程,包括后侧线原基Prim I、Prim II和Prim D的发育,间生和针脚神经丘的形成均涉及细胞迁移。后侧线原基Prim I的迁移受到趋化因子sdf1和受体cxcr4的调控,但是后侧线系统发育过程中其它迁移过程的调控机制目前尚不清楚。sdf1-cxcr4信号在胚胎发育,神经前体细胞迁移,原始生殖细胞迁移等多种细胞迁移过程中发挥重要作用。当sdf1和cxcr4结合,通过G蛋白激活胞内多种信号通路引起迁移、增殖和炎症相关基因的表达。cxcr7与sdf1的亲和力几乎是cxcr4的10倍,可以竞争性抑制cxcr4结合sdf1。本研究在模式动物斑马鱼中,利用转基因报告鱼、小分子抑制剂和sdf1-cxcr4信号转基因鱼,分析了sdf1-cxcr4信号在斑马鱼后侧线系统发育中的作用。为了直观地理解斑马鱼后侧线系统发育全过程,我们利用本实验室构建的Tg(ET189b:GFP)斑马鱼来演示后侧线系统发育。我们发现:在受精后32小时(32hpf),后侧线原基Prim I沿着水平肌隔向尾部迁移,在48 hpf后侧线原基Prim I抵达尾部末端。后侧线原基Prim I在迁移路径上留下少量细胞形成神经丘前体会进一步分化为神经丘,排布形成体侧中线。同时在48 hpf左右,后侧线基板形成次级原基:Prim II和Prim D。Prim II会沿水平肌隔迁移,Prim D向背侧迁移形成背线。在约受精后1周(1 wpf),侧中线神经丘会往腹部进行纵向迁移,在约21 dpf开始,体侧中线原有神经丘之间,形成新的间生神经丘。在发育至受精后2个月(2mpf)左右,躯干上的部分神经丘开始向周围迁移出部分细胞,由这些细胞增殖分化形成一些附属神经丘,排列致密成串,成为针脚神经丘。综上,斑马鱼的后侧线系统发育存在多个细胞迁移过程。32 hpf和72 hpf两个时期分别是斑马鱼后侧线原基Prim I和Prim II、Prim D的迁移阶段。为了确定sdf1-cxcr4信号在斑马鱼后侧线系统中的表达情况,我们利用整体胚胎原位杂交技术,检测了cxcr4b和sdf1a在32 hpf胚胎和72 hpf仔鱼中的表达定位。结果显示:在32 hpf,cxcr4b在整个原基Prim I中高表达,且在Prim I引导端的表达强于后随端。sdf1a主要表达在水平肌隔尾部,且沿着头部向尾部方向逐渐提高。在72 hpf,cxcr4b的表达则集中在原基Prim II和Prim D;sdf1a主要表达在水平肌隔的前端和躯干的背侧。由此可见,cxcr4b和sdf1a分别表达于迁移中的后侧线原基和迁移路径。为了研究sdf1-cxcr4信号在斑马鱼后侧线原基迁移中的作用,我们使用了不同浓度的FC131抑制sdf1-cxcr4信号。结果显示,作为cxcr4拮抗剂,FC131显著减缓原基Prim I迁移。同样是使用小分子抑制剂FC131,我们用不同浓度的FC131抑制sdf1-cxcr4信号,在5 dpf对斑马鱼后侧线体侧中线神经丘腹侧迁移距离进行定量分析。结果表明抑制sdf1-cxcr4信号对斑马鱼体侧中线神经丘腹侧迁移没有影响。为了特异地调控sdf1-cxcr4信号,对sdf1-cxcr4信号在斑马鱼后侧线系统发育中的作用进行系统研究,我们设计了热激启动子控制的cxcr7b过表达载体质粒。我们使用高效的同源重组技术进行质粒构建,通过Tol2转座子将质粒基因整合到斑马鱼基因组中,筛选得到稳定遗传的cxcr7b转基因鱼。有研究表明,cxcr7的存在维持了cxcr4的稳定表达水平,并确保了其对sdf1的敏感性。利用cxcr7b转基因鱼,我们首先利用整体胚胎原位杂交,对过表达cxcr7b后sdf1-cxcr4信号在斑马鱼后侧线系统中的表达水平进行检测,结果表明,过表达cxcr7b不影响cxcr4b和sdf1a在32 hpf胚胎和72 hpf仔鱼中的表达量。另一方面,我们进行基因表达上的调控,使用cxcr7b转基因鱼条件性过表达cxcr7b抑制sdf1-cxcr4信号,对sdf1-cxcr4信号在斑马鱼后侧线系统发育中的作用进行研究。我们通过热激启动子控制的cxcr7b过表达转基因斑马鱼,在不同时间点过表达cxcr7b抑制sdf1-cxcr4信号。结果表明:相较于野生型斑马鱼,过表达cxcr7b的斑马鱼的Prim

关键词：斑马鱼后侧线系统神经丘 sdf1-cxcr4信号 cxcr7b

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