斑馬魚Ly6家族成員的鑒別及PSCA-like基因功能研究.pdf

1、淋巴抗原-6(lymphocyte antigen6,Ly6)家族存在于很多物種中。例如人類中大約有40多個(gè)Ly6基因,果蠅中也存在大約30多個(gè)。Ly6家族成員最典型的特征就是含有一個(gè)或多個(gè)空間結(jié)構(gòu)保守的Ly6/uPAR(LU)結(jié)構(gòu)域。LU結(jié)構(gòu)域含有10個(gè)或12個(gè)位置特異保守的半胱氨酸,這些半胱氨酸可以形成5或6對二硫鍵。Ly6家族成員可以分為分泌蛋白和依靠GPI錨定在細(xì)胞膜上的蛋白。Ly6家族各成員除了保守的半胱氨酸,其余的序列非常不

2、保守,是一個(gè)快速進(jìn)化的基因家族。但是,它們又均具有相似的類似三個(gè)手指的空間結(jié)構(gòu),所以LU結(jié)構(gòu)域也稱作三指結(jié)構(gòu)域。Ly6家族成員可以執(zhí)行多種功能,在不同的生理過程中起作用。例如免疫調(diào)節(jié)因子 CD59、神經(jīng)受體修飾因子 LYNX1以及參與細(xì)胞粘附與遷移的調(diào)節(jié)因子uPAR等。另外,很多Ly6成員與人類的疾病相關(guān),例如突變SLURP1造成人的掌跖角化病 Mad de Meleda,PSCA的突變可以誘發(fā)胃癌和膀胱癌,遺傳缺陷CD59可以造成陣發(fā)

3、性睡眠性血紅蛋白尿等。在早期發(fā)育過程中,果蠅中四個(gè)Ly6成員Boudin、Crooked、Coiled和Crimpled表達(dá)在胚胎期的外胚層及后期的表皮上,可以調(diào)節(jié)果蠅的間隙連接。斑馬魚的Lypd6可以激活Wnt信號(hào),是Wnt8介導(dǎo)的中胚層及神經(jīng)外胚層誘導(dǎo)作用所必需的。盡管研究表明Ly6成員可執(zhí)行多種不同功能,并與疾病發(fā)生密切相關(guān),但是Ly6成員發(fā)揮作用的分子機(jī)制并不十分清楚,而且由于Ly6家族成員的復(fù)雜性,其研究嚴(yán)重匱乏。
　　

4、斑馬魚的基因組測序已經(jīng)完成,為研究基因功能提供了極大的方便。但是,關(guān)于其Ly6家族的研究鮮有報(bào)道。我們利用已知的Ly6成員序列在斑馬魚基因組中尋找潛在的Ly6基因,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了斑馬魚基因中至少存在27個(gè)Ly6家族成員。生物信息學(xué)分析表明斑馬魚的這些Ly6成員都含有Ly6家族典型的特征。氨基端都含有信號(hào)肽,并且只有5個(gè)是分泌蛋白,其他的都是GPI錨定的蛋白。其中有10個(gè)含有2個(gè)LU結(jié)構(gòu)域,其他的都只含有1個(gè)結(jié)構(gòu)域。它們在染色體上有成簇分布的

5、情況,特別是第17號(hào)染色體上成簇分著7個(gè)Ly6基因,并且這7個(gè)Ly6成員均含有2個(gè)LU結(jié)構(gòu)域。胚胎整體原位雜交的結(jié)果表明:斑馬魚Ly6基因分別在不同的部位特異的表達(dá),暗示了其功能的多樣性。其中斑馬魚 Ly6基因XP_706427表達(dá)在原腸期的下包層,之后在表皮鰓弓和胸鰭上表達(dá);XP_002664005和XP_002664937兩個(gè)基因特異表達(dá)在側(cè)線神經(jīng)丘。原位雜交也顯示了一個(gè)Ly6基因PSCA-like特異表達(dá)在視網(wǎng)膜和松果體上。PSC

6、A-like從14體節(jié)胚胎期起,在松果體上有表達(dá),在24小時(shí)胚胎中開始在背部視網(wǎng)膜表達(dá),而從36小時(shí)開始在腹部視網(wǎng)膜有表達(dá),其后按照神經(jīng)發(fā)生模式PSCA-like的表達(dá)擴(kuò)散至整個(gè)外部視網(wǎng)膜,從3天感光細(xì)胞分化一直到成體階段,PSCA-like一直在視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞特異的表達(dá)。PSCA-like在松果體上的表達(dá)受到調(diào)控因子Otx5的調(diào)控,生物信息學(xué)分析也表明PSCA-like的調(diào)控序列上含有多個(gè)Otx5的結(jié)合位點(diǎn),暗示了Otx5可能直接調(diào)

7、節(jié)PSCA-like的表達(dá)。PSCA-like的表達(dá)受到自身節(jié)律的調(diào)控,并不受光照的調(diào)控。在斑馬魚早期胚胎發(fā)育中敲降PSCA-like的表達(dá),可以造成感光細(xì)胞發(fā)育延遲,具體表現(xiàn)為視蛋白 mRNA表達(dá)水平下調(diào)。利用TALEN構(gòu)建的斑馬魚PSCA-like F2代突變體在早期發(fā)育并無明顯異常,但是到了成體階段,野生型斑馬魚的感光細(xì)胞正常,而突變體斑馬魚的感光細(xì)胞排列絮亂,不規(guī)則,發(fā)生退化。具體表現(xiàn)為雙錐細(xì)胞排列不規(guī)則,感光細(xì)胞長度變短,Gn