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转录因子Spr2调控中胚层形成和神经外胚层后部化

赵珏  
【摘要】:在脊椎动物胚胎的早期发育中,多种信号途径对中胚层形成和神经外胚层分化起着重要的调节作用。本研究鉴定了斑马鱼的一个属于SP1样转录因子家族成员的转录因子spr2,对它在斑马鱼早期发育中的作用进行了研究。染色体定位和系统发生分析表明,spr2和bts1是重复基因,并且在进化过程中,人类的SPR2基因丢失,只保留了SP5/Bts1 基因。用整胚原位杂交的方法检测spr2的表达,发现它最先表达于晚期囊胚的背侧区域,在原肠胚早期表达于胚盘边缘的外胚层和下胚层细胞,其中包括具有中胚层和神经外胚层命运的细胞。在体节形成期,躯干神经嵴前体细胞、发育中的体节、尾芽、侧板中胚层组织中都能检测到spr2的转录。 注射spr2的mRNA能增强中胚层标志基因ntl的表达,减轻XFD(FGF抑制因子)对ntl表达的抑制作用。而注射针对spr2 mRNA的反义吗啉环寡聚核苷酸,能够抑制ntl的表达,减弱FGF对ntl的诱导作用。还证实FGF信号传递了Nodal信号对中胚层的诱导活性,Spr2就参与了这一信号传递过程。spr2正确的空间表达需要FGF信号、Wnt信号和Nodal信号。这些结果提示,spr2的表达是对FGF中胚层诱导作用的即刻早期响应,反过来它又调节了参与中胚层组织发育的响应基因的表达。 脊椎动物胚胎发育中神经外胚层的前后轴形成是受到FGF号、Wnt和Nodal信号调控的,这些信号都具有促进神经外胚层后部化的作用。注射spr2 mRNA能增强包括hoxb1b等在内的后脑和脊髓标志基因的表达,并减轻XFD、Axin和Lefty1对其的抑制作用。过量表达spr2可以抑制otx1等前脑标志基因的表达,并消弱XFD、Axin和Lefty1对otx1等前脑标志基因表达的诱导作用。另一方面,针对spr2 mRNA的反义吗啉环寡聚核苷酸所介导的Spr2功能敲降,能够抑制hoxb1b等后脑和脊髓标志基因的表达,并拮抗异位表达FGF、Wnt和Nodal信号对他们的诱导作用。同时Spr2功能的敲降可增强otx1等前脑标志基因的表达,并对抗异位表达FGF、Wnt和Nodal信号对otx1等前脑标志基因表达的抑制作 WP=5 用。这些结果表明,Spr2介导了FGF、Wnt和Nodal信号的促神经外胚层后部化作用,而FGF信号和Wnt信号传递了Nodal信号的促神经外胚层后部化作用。


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