非洲爪蟾體節發生標誌基因Mespo的表達調控研究

2021-01-11 生物谷

   

    脊椎動物的脊柱來源於體節,體節是胚胎發生過程中的過渡性結構。體節的形成過程被稱為體節發生（somitogenesis）。胚胎發育過程中正確的分節保證了脊椎動物具有正常的體軸，因此體節發生在時間和空間上受到嚴格的遺傳控制，對體節發生的分子機制的研究是發育生物學中的重要課題。之前的研究證明，Wnt  和FGF信號途徑以及轉錄因子Mespo等參與了體節發生，但具體的分子機制目前尚所知甚少。生化與細胞所丁小燕研究員帶領研究人員通過對下遊轉錄因子Mespo的研究，探討了在體節發生中Wnt和FGF信號途徑控制體節發生的可能作用方式，成果發表於2007年3月出版的《Developmental  Biology》雜誌。

    研究者們用Morpholino基團修飾的寡核苷酸（Mo）阻斷Mespo在體內的功能，發現爪蟾的體節發生被破壞。同時，對Wnt在爪蟾軸旁中胚層表達區域的確定，以及改變Wnt信號途徑的活性檢查體節發生，表明Wnt信號途徑存在於預決定體節中胚層；而且Mespo的表達受到Wnt信號途徑的調節。研究者通過克隆Mespo  5』上遊調控序列，用轉基因實驗證明了該序列包含指導Mespo在預決定體節中胚層表達所需的調控元件。該序列上存在一個LEF/TCF結合位點，此位點是Mespo在預決定體節中胚層表達所必需的，在體內，LEF1蛋白結合在此位點上。進一步的研究發現，FGF信號下遊作用因子AKT存在於預決定體節中胚層，在該區域AKT存在活化的磷酸化形式；而且，在預決定體節區域,  PI3-K/AKT信號途徑通過調節?-catenin的入核，參與了Mespo的表達調控。

    本文揭示了轉錄因子Mespo在爪蟾體節發生中的作用，以及Mespo表達的轉錄調控機制。Wnt信號途徑在爪蟾體節發生中的作用，Wnt信號途徑通過調控Mespo這個關鍵轉錄調控因子的表達控制了體節發生。PI3-K/AKT信號途徑也通過調控Mespo的表達參與體節發生。因此，Wnt和PI3-K/AKT信號途徑通過協同調節Mespo的表達，從而使體節發生過程受到嚴格的時間和空間調控。

部分英文原文：

Developmental Biology
Volume 304, Issue 2 , 15 April 2007, Pages 836-847

Genomes & Developmental Control Wnt/β-catenin signaling controls Mespo expression to regulate segmentation during Xenopus somitogenesis

Jinhu Wang1, a, b, Shangwei Li1, a, b, Yuelei Chena, b and Xiaoyan Ding, a, b,

aLaboratory of Molecular Cell Biology, Key Laboratory of Stem Cell Biology, Institute of Biochemistry and Cell Biology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, 320 Yue Yang Road, Shanghai 200031, China
bGraduate School of Chinese Academy of Sciences, 320 Yue Yang Road, Shanghai 200031, China

Received 12 May 2006;  revised 17 November 2006;  accepted 14 December 2006.  Available online 21 December 2006.

Abstract

The vertebral column is derived from somites, which are transient segments of the paraxial mesoderm that are present in developing vertebrates. The strict spatial and temporal regulation of somitogenesis is of crucial developmental importance. Signals such as Wnt and FGF play roles in somitogenesis, but details regarding how Wnt signaling functions in this process remain unclear. In this study, we report that Wnt/β-catenin signaling regulates the expression of Mespo, a basic–helix–loop–helix (bHLH) gene critical for segmental patterning in Xenopus somitogenesis. Transgenic analysis of the Mespo promoter identifies Mespo as a direct downstream target of Wnt/β-catenin signaling pathway. We also demonstrate that activity of Wnt/β-catenin signaling in somitogenesis can be enhanced by the PI3-K/AKT pathway. Our results illustrate that Wnt/β-catenin signaling in conjunction with PI3-K/AKT pathway plays a key role in controlling development of the paraxial mesoderm.

Keywords: AKT; Paraxial mesoderm; PI3-K; Wnt; Xenopus laevis

Corresponding author. Fax: +86 21 34230165.
1 These authors contributed equally to this work.

相關報導:

非洲爪蟾

Nature：清華大學等最新文章

模式生物與發育生物學——童話般的科學故事

研究發現神經管閉合的關鍵基因

中國科學院上海生化與細胞所分子遺傳學

二十世紀改變人類生活的重大科技發明（16）

相關焦點

  • 探索爪蟾異源四倍體基因組演化之旅
    ——數百萬年前基因組複製的產物，這使得非洲爪蟾成為了理想的多倍體研究目標，但同時也大大增加了基因組測序的複雜性。研究證實非洲爪蟾是異源四倍體，並區分出了兩個非對稱演化的亞基因組——一個往往保留了遠祖狀態，而另一個則經歷了基因損失、刪除、重組和表達降低的情況。這兩種二倍體的祖先約在3400萬年前出現分化，並在約1800萬年前結合形成異源四倍體。組學君為大家解讀此篇文獻，共同探索數千萬年前的爪蟾異源四倍體基因組演化。
  • 非洲爪蟾:模式生物裡的青蛙王子--中國數字科技館
    我們不得不承認非洲爪蟾是戈登的親密朋友，20世紀70年代初，戈登教授發現，將外源血紅蛋白信使RNA注射入爪蟾卵母細胞中，可以在卵母細胞中表達出血紅蛋白。此後，卵母細胞表達系統在細胞生物學研究中發揮了重要作用。
  • 上海藥物所引進實驗動物非洲爪蟾
    非洲爪蟾非洲爪蟾(Xenopus laevis)是珍貴的水生實驗動物，由於其卵細胞大，胞膜及幼體皮膚滲透性高以及卵母細胞表達系統穩定等特點，被廣泛應用於細胞分裂與細胞周期調控研究、發育生物學及離子通道等方面的研究。
  • 非洲爪蟾不但基因與人類相似,甚至還可以用來驗孕?
    雖是蛙形長相奇特，但基因卻接近於人類。生物學家查理德研究表示：他們對大量的動物進行了基因方面的研究，很少能夠應用於脊椎動物，而非洲爪蟾的基因卻和人類的基因極其相似，除此之外連染色體結構上也有著很高的相似性。
  • 單細胞和空間轉錄組揭示類原腸胚的體節發生
    單細胞和空間轉錄組揭示類原腸胚的體節發生 作者：小柯機器人 發布時間：2020/3/3 11:31:58 荷蘭烏得勒支大學醫學中心Alexander van Oudenaarden、Susanne C. van den Brink
  • Nestin基因表達調控研究進展
    1月15日，國際期刊《生物化學雜誌》(JBC) 在線發表了中科院上海生科院生化與細胞所景乃禾研究組及程樂平研究組在Nestin基因表達調控研究的一項新發現。
  • 鄭州現「白蛙」 通體雪白系非洲爪蟾白化種(圖)
    小知識 　　這種蛙學名叫非洲爪蟾白化種 　　河南農業大學牧醫工程學院從事基礎動物學研究的劉教授說，這種蛙是非洲爪蟾白化種，原產地在非洲，被引入中國後，很多花鳥市場的商販都把它染成了黃色，也叫金蛙。　　正常情況下，非洲爪蟾整體灰色，夾雜褐色條紋，一部分經過基因突變的爪蟾會變成透明色，但是像人類的白化病患者一樣，在自然情況下它也能繁殖出白色的下一代。 　　「它餓狠了，投餵時會咬人指頭。」劉教授說，與普通蛙只吃岸上活食相比，非洲爪蟾白化種可以吃牛肉塊，且會在水下吃，所以正常情況下，它們終生生活在水中。
  • Nature:甲基化對基因表達調控研究
    專題：Nature報導09年2月4日在線版的Nature發表了北卡羅萊納大學醫學院生物化學與生物物理學系教授，霍華德·休斯醫學研究院(HHMI)研究員張毅教授的一項研究成果：Role of Jhdm2a in regulating metabolic gene expression and
  • 昆明動物所阿爾茨海默病基因表達譜與調控網絡研究獲進展
    基因表達是一種介於基因型（genotype）和表型（phenotype）之間重要的中間表型。現有GWAS發現的疾病風險位點約80%都位於基因組非編碼區，這些位點很可能是通過調控基因表達，影響機體正常的基因調控網絡，進而影響疾病的發生發展。因此，對AD表達譜的研究，能夠增加我們對於AD遺傳變異與AD發生之間關聯的理解，並有望發現新的生物學標記和潛在的治療分子靶標。
  • 可向非洲爪蟾注入尿液
    當時，科學家們知道孕婦的尿液中含有由垂體產生、可影響卵巢發育的激素，如果這些激素能夠刺激非洲爪蟾產卵，或許它們就能被用作一種活體「驗孕棒」。隨後的試驗表明，非洲爪蟾在接觸到孕婦的尿液時確實會產卵，而且除了在交配時，它們不會自發產卵。　　霍格本驗孕法操作很簡單，只需收集一名女性的未處理的新鮮尿液，注射到雌性非洲爪蟾的皮下，等待結果就行了。
  • 研究發現表觀遺傳學標記能調控抑癌基因的表達
    Complex Assembly and Selective Gene Activation」的文章，發現一種重要的表觀遺傳學標記能調控著名抑癌基因p53特異性靶基因的表達，由此指出了一種癌症表觀遺傳作用新機制，相關成果公布在《細胞》（Cell）雜誌上。
  • 高平/曹傑/楊運桂等研究揭示MYC通過m6A負向調控基因表達的新機制
    癌基因c-Myc (又稱MYC) 在約30-50%的人類惡性腫瘤中異常表達，在影響細胞的生長、增殖、分化、凋亡以及細胞的代謝和惡性轉化中均發揮著極為重要的作用，具有非常重要的生理和病理功能。已知MYC可以調控約15%人類基因的表達，其中1/3受MYC負向調控。
  • 研究揭示TAD結構在調控基因表達中的作用
    研究揭示TAD結構在調控基因表達中的作用 作者：小柯機器人 發布時間：2019/8/5 16:05:22 近日，德國馬克斯·普朗克分子遺傳學研究所Daniel M.
  • 沈曉驊:關於一個長鏈非編碼RNA對HOXA基因表達調控研究的論文
    文章首次提出了一個長鏈非編碼RNA（lncRNA）的表達產物和編碼這個lncRNA的基因組區域同時對其下遊的HOXA基因簇的表達進行調控，並且起著相反的調控方式。PTN-BBS聯合培養項目2010級學生尹亞飛為本文的第一作者，論文的其他作者還包括2012級清華大學—北京大學生命科學聯合中心（CLS）2012級學生顏丕熙和盧雨陽等。沈曉驊博士為本文的通訊作者。
  • Cell:研究發現表觀遺傳學標記能調控抑癌基因的表達
    來自洛克菲勒大學，美國NIH癌症研究院等處的研究人員發表了題為「H3K4me3 Interactions with TAF3 Regulate Preinitiation Complex Assembly and Selective Gene Activation」的文章，發現一種重要的表觀遺傳學標記能調控著名抑癌基因p53特異性靶基因的表達，由此指出了一種癌症表觀遺傳作用新機制
  • 環境如何影響基因表達
    魯濱遜與墨西哥國家動物生理學研究中心的研究人員合作，小心翼翼地把這兩種蜜蜂的幼體與成體分開，並仔細地將這些實驗小蜜蜂在胸背上一一標註好。然後，他們把非洲蜜蜂的幼體放進義大利蜜蜂的蜂窩裡，同時把義大利蜜蜂的幼體放進非洲蜜蜂的蜂窩裡，進行行為觀察和基因研究。    科研人員想知道，這兩種蜜蜂不同的「脾氣」是否會隨著環境的改變而改變？
  • Cell:調控哺乳動物基因表達的分子開關
    生物谷報導：研究人員研製出一種分子開關，能夠可逆控制哺乳動物基因的開啟和關閉，控制基因的表達水平，將對生物學過程和疾病相關基因的研究的精確度提高到一個更高的水平。詳細內容刊登於上周Cell。作者對這項研究「允諾了很多，」明尼蘇達大學Perry Hackett（未參與研究）說，「他們兌現了允諾。」
  • 從信號振蕩到體節形成
    從信號振蕩到體節形成 來源：生命經緯 2006-12-12 10:26 經過對對準體節中胚層做系統性的基因表達分析，Dequéant等研究者發現正是因為FGF,  Notch
  • 科學家發明光調控基因表達系統
    我國科學家在合成生物學與光遺傳學前沿領域獲得重要突破，發明了一種簡單實用的光調控基因表達系統，將可以廣泛應用於基礎研究領域
  • 真核基因表達以正性調控為主導
    換言之，真核基因表達以正性調控為主導，真核生物基因大部分是正調節機制的主要原因是染色質內儲存的DNA使大部分啟動子具有不可接觸性，因此，在其他調節作用不在的時候基因總是沉默的。另些採收正調節的原因是真核基因組太大及正調節作用更同單，高效。