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脊椎动物胚胎发育过程中DSCR5对于集中延伸运动的调节作用

作　者: 刘忠振
导　师: 石德利；张红卫
学　校: 山东大学
专　业: 发育生物学
关键词: Wnt信号通路集中延伸运动 Dscr5 Gypicans Frizzled Dishevelled
分类号: Q954.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

脊椎动物的原肠运动是一种基本的形态发生运动。脊椎动物通过原肠运动最终形成了三胚层：外胚层,中胚层和内胚层。原肠运动包含至少三种不同形式的运动：外包运动,细胞内移,集中延伸运动。集中延伸运动是指胚胎组织由两侧向中间的迁移(集中运动)和沿着前后轴的延长(延伸运动)。这些运动是由多种定向的和协调的细胞运动所驱动。集中延伸运动是胚胎形态发生运动的主要动力之一,对胚胎前后轴的延长具有重要作用。Wnt/PCP通路是一种非经典的Wnt信号通路,在集中延伸运动中起重要作用。Wntll与七次跨膜受体Frizzled及辅受体Glypican家族蛋白的相互作用激活Wnt／PCP通路,其中Glypican蛋白包括斑马鱼Knypek及爪蟾中的同源蛋白Glypican 4。Wnt/PCP通路向下传递到Dishevelled,导致Dishevelled的激活,并进一步激活下游的蛋白—GTP酶Rho和Rac。GTP酶的激活导致Rho-关联蛋白(ROCK)和Myosin的激活,最终导致肌动蛋白的修饰和细胞骨架的重排。唐氏综合症是最常见的人类出生缺陷疾病之一,其发病率可达到1／1000-1／600。唐氏综合症患者可产生一系列的智力迟钝和面部及身体缺陷。对患者进行的表型及分子鉴定发现21号染色体上的一小段区域对于唐氏综合症起主要作用。这段区域被称为唐氏综合症关键区(DSCR)。其中的几个基因已被鉴别出来,包括dscr5。这些基因在早期发育过程的重要事件中的作用尚未深入研究。所以研究这些基因在发育早期的功能是研究唐氏综合症出生缺陷的重要步骤。已有研究发现,人类dscr5可以编码磷脂酰肌醇多糖-P蛋白(phosphatidylinositol-glycan-class P, PIG-P).PIG-P作为GPI-GnT复合体的一个组分,参与到糖基化磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol, GPI)合成的第-步反应。GPI是一种糖脂复合体,可以作为多种细胞表面蛋白的锚点,GPI锚定蛋白属于乙酰肝素硫酸糖蛋白(heparan sulfate proteoglycans,HSPG)家族。果蝇和脊椎动物中的研究发现HSPG在调节Wnt通路的过程中起重要作用。虽然Knypek和Glypican 4都是潜在的GPI锚定蛋白,但是对于它们在膜上的锚定和活性是否受GPI合成复合体的调节尚未有人报道,所以对于这些潜在的GPI锚定蛋白和GPI合成复合体之间是否有功能联系仍需确定。在本研究中,我们发现Dscr5参与胚胎的集中延伸运动,dscr5的过表达和抑制都会引起斑马鱼胚胎的集中延伸运动的缺陷；进一步的研究发现,Dscr5通过Wnt/PCP通路调节集中延伸运动。Wnt/PCP通路需要Knypek和Frizzled 7在膜上的锚定,抑制dscr5的表达会导致Frizzled 7受体通过Caveolin依赖的途径被内吞到细胞内,从而使Dishevelled通过泛素-蛋白酶体途径降解。这些结果揭示了调节非经典Wnt通路和集中延伸运动的新的机理。

全文目录

中文摘要  6-8
Abstract  8-10
符号说明  10-12
第一章原肠运动概述和Dscr5的研究进展  12-36
  1.1 原肠运动包含的三种不同形式的运动  12-14
    1.1.1 下包运动  12-13
    1.1.2 细胞内移  13
    1.1.3 集中延伸运动  13-14
  1.2 Wnt信号通路在胚胎发育中的作用  14-24
    1.2.1 经典Wnt信号通路(canonical Wnt signaling)  14-18
    1.2.2 非经典Wnt通路(non-canonical Wnt)  18-24
      1 )Wnt/PCP通路与集中延伸运动  18-23
      2 )Wnt/Ca~(2+)通路  23-24
  1.3 Dscr5的研究进展  24-25
  1.4 GPI锚定蛋白的结构和合成  25-28
  1.5 Glypican蛋白在胚胎发育中的作用  28-32
  1.6 参考文献  32-36
第二章 DSCR5对脊椎动物胚胎发育中集中延伸运动的调节作用  36-56
  2.1 材料与方法  36-41
    2.1.1 斑马鱼的饲养及取卵  36
    2.1.2 材料和试剂  36-38
    2.1.3 基因克隆  38-39
    2.1.4 mRNA体外转录  39
    2.1.5 显微注射  39-40
    2.1.6 原位杂交  40
    2.1.7 整封免疫组化  40
    2.1.8 Western blot  40
    2.1.9 细胞移植和UV介导的光激活  40-41
    2.1.10 斑马鱼胚胎细胞的培养  41
  2.2 结果  41-52
    2.2.1 dscr5的序列分析及时空表达模式  41-43
    2.2.2 dscr5的过表达和抑制实验表型分析  43
    2.2.3 原位杂交显示dscr5的过表达和抑制能够影响胚胎的集中延伸运动  43-44
    2.2.4 dscr5MO特异性的检测  44-47
    2.2.5 细胞学水平上对于Dscr5的功能的研究  47-49
    2.2.6 dscr5的过表达或抑制并没有影响胚胎的图式发生  49-51
    2.2.7 Dscr5与PCP通路相互作用调节集中延伸运动  51-52
  2.3 讨论  52-55
    2.3.1 Dscr5参与调节胚胎的集中延伸运动  52-53
    2.3.2 Dscr5对于Wnt受体的膜定位是必需的  53
    2.3.3 Dscr5被抑制特异性的影响Dishevelled的稳定性  53-55
  2.4 参考文献  55-56
总结  56-57
攻读硕士学位期间的研究成果  57-58
致谢  58-59
学位论文评阅及答辩情况表  59

脊椎动物胚胎发育过程中DSCR5对于集中延伸运动的调节作用

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