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硬骨鱼类IGF信号通路两个重要基因的结构和功能研究

李明玉  
【摘要】: IGF信号系统是一个进化上相对保守的信号途径,该信号系统由两个配体(IGF-1,IGF-2).两个受体(IGF-1R,IGF-2R)和6个IGF结合蛋白(IGFBP)组成,研究表明IGF信号系统在调节胚胎生长和分化、维持成体生理功能和衰老中具有重要作用。近年来,虽然人们对硬骨鱼类IGF信号系统展开了较为深入的研究,但还存在着这几个未解决的问题,其中包括:1)硬骨鱼类IGFBP-4一直未克隆得到,2)硬骨鱼类IGF信号系统的转录后调控还未展开。本研究利用两种重要的硬骨鱼类模式生物-红鳍东方鲀和斑马鱼,展开了红鳍东方鲀IGFBP-4和斑马鱼IGF-2 mRNA结合蛋白(IGF2BP2)的结构和功能研究。 首先,我们从红鳍东方鲀克隆得到了IGFBP-4.红鳍东方鲀IGFBP-4的染色体定位、基因和蛋白质结构都与哺乳动物的同源基因类似。除了脾脏之外,红鳍东方鲀IGFBP-4 mRNA在各检测的组织中都有表达。与较小龄鱼相比较,较高龄鱼在肌肉和眼睛中的IGFBP-4 mRNA表达量较高。饥饿使肌肉、肝脏、胆囊和脑的IGFBP-4 mRNA的表达量明显升高。在斑马鱼胚胎中过量表达红鳍东方鲀和人的IGFBP-4表现出相似的结果,都导致斑马鱼胚胎发育延迟和生长受阻,这可能是IGFBP-4结合IGFs从而抑制IGFs的活性造成的。这是首次有关硬骨鱼类IGFBP-4基因结构、表达谱分析、生理调控以及功能保守性的分析。 随后,我们从斑马鱼中克隆得到了两个IGF2BP2基因,igf2bp2a和tgf2bp2b。它们分别位于斑马鱼的染色体9和染色体1。系统树分析和同线性分析都表明它们都是人IGF2BP2的同源基因。由于可变剪切的缘故,igf2bp2a存在4个可变剪切体,igf2bp2a-A,igf2bp2a-B.igf2bp2a-C和igf2bp2a-D.IGF2BP2a-A具有典型的IGF2BPs蛋白家族结构,即N端的2个RRM结构域和C端的4个KH结构域。在胚胎发育早期,igf2bp2a-A mRNA在0-4 hpf表达,但在6-20 hpf检测不到;igf2bp2a-B和igf2bp2a-C在胚胎发育早期都没有表达;igf2bp2a-D只在0-6hpf表达;这些结果也说明了igf2bp2a-A和igf2bp2a-D是母源性的基因。在成体时期,4个igf2bp2a可变剪切体主要在卵巢中表达。我们还发现4个igf2bp2a可变剪切体在卵泡发育的各个时期都有表达,而且它们只在裸卵中表达,而在卵泡颗粒细胞和卵泡层细胞没有表达。过表达IGF2BP2a的4个可变剪切体、morpholino敲降IGF2BP2a-A以及dominant negative敲降IGF2BP2a对斑马鱼胚胎的发育以及肌节、脑部、脊索的组织形式没有可见影响。但敲降IGF2BP2a使斑马鱼胚胎的PGCs数量明显地减少。 由于可变剪切,igf2bP2b存在2个可变剪切体,igf2bp2b-A和igf2bp2b-B。这2个剪切体编码同样的ORF,该ORF只含有4个KH结构域而不含有脊椎动物中出现的RRM结构域。igf2bp2b mRNA在胚胎发育时期和成体中都广泛表达。虽然morpholino敲降IGF2BP2b抑制了斑马鱼胚胎的发育和生长,并使尾部脊索的发育受到干扰,但并不影响斑马鱼脑部、眼睛、肌肉和血管的组织形式。IGF2BP2b的敲降使其靶RNA igf2a, igf2b和mycb的mRNA表达水平上调,但并不影响myca和β-actin的mRNA表达水平。这些结果将为IGF2BP2的结构、表达谱分析以及功能研究提供新的信息。也表明IGF2BP2在斑马鱼的发育过程中起到重要的作用。


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