倍增基因IGFBP-1a/1b 對分解代謝脅迫條件回響機理的研究

《倍增基因IGFBP-1a/1b 對分解代謝脅迫條件回響機理的研究》是依託中國海洋大學，由李筠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：倍增基因IGFBP-1a/1b 對分解代謝脅迫條件回響機理的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李筠
• 依託單位：中國海洋大學

中文摘要

胰島素樣生長因子結合蛋白（IGFBPs）是進化上保守的IGF 信號系統的組成部分。IGFBP-1 是IGF 結合蛋白家族6 個成員中第一個被發現和鑑定的成員，一些分解代謝脅迫條件會誘導其在轉錄水平高表達，被喻為回響脅迫條件的分子開關ON/OFF。本項目將以斑馬魚為模式動物，結合人的細胞模型，進行倍增基因IGFBP-1a/1b 對分解代謝脅迫條件（如禁食、營養不良、缺氧）回響的差異及其機理研究，特別關注其啟動子區域的特徵，以及蛋白結構中關鍵Serine（如與過渡磷酸化有關的Serine）對其活性的影響，深入研究具有分解代謝脅迫條件指示作用的IGFBP-1 的調控機理。其回響機制的闡明，將在以其作為關鍵分子進行生長調控、治療FGR 等方面都具有潛在的套用價值，也為探討魚類IGFBP-1 作為指示生長與脅迫條件的分子標記提供直接實驗證據；構建的斑馬魚突變體模型為相關研究提供體內功能研究工具。

結題摘要

本項目以斑馬魚為模型，首先研究不同飼餵量和飼餵成分對成魚和稚魚體內IGF-1、IGF-2和IGFBP-1 mRNA表達水平的影響。成魚經飢餓及再飼喂，其igf1和igf2表達量與體長體重較一致，在對照組中持續上升，而在飢餓組中很低，再飼餵體長體重有所上升而igf1和igf2表達量仍持續走低，沒有回升。igfbp1的表達變化與體長體重的變化相反。不同飼餵量的稚魚，其體長體重在0%和1%飼餵組中很低，隨著飼餵量的增加而顯著上升，igf1和igf2在0%、1%和3%飼餵組中表達量相當，而在9%飼餵組中表達水平顯著上升。但是igf2的變化幅度顯著高於igf1。igfbp1在飢餓組中表達量最高，而在其他3組中表達量相當。在稚魚不同營養成分實驗中，低糖、高蛋白、高脂和高維生素飼餵組中，稚魚的體長體重與對照組相當，均高於高糖、低蛋白、低脂和低維生素組。igf1a的表達量比igf1b顯著，且在低糖、高蛋白、高脂和高維生素組中的表達量最高。igf2a在碳水化合物和脂肪組的表達變化高於igf2b，而在蛋白質和維生素組中與igf2b表達量相當。igfbp1在低糖和低蛋白組中表達量最高，在低脂組igfbp1b表達量較高，而低維生素組中igfbp1a表達量較高。以上實驗表明IGF系統在營養與生長的關係中發揮重要的作用，可以作為分子水平上的指標。其次，生物信息學分析發現igfbp-1a含有兩個保守的AARE元件，其中一個位於轉錄起始位點上游-1454/-1446區域：TGATGCAAC；另一個位於第一個內含子的+483/+491區域：ATTTCATCA。igfbp-1b中並沒有發現類似的AARE保守序列。採用報告質粒在HepG2細胞中進行啟動子回響活性的檢測，證實斑馬魚igfbp-1a轉錄起始位點上游的AARE元件對亮氨酸缺乏有回響。此外，還製備了斑馬魚Igfbp-1a、Igfbp-1b的多克隆抗體，可以用於斑馬魚Igfbp-1a和Igfbp-1b的蛋白檢測。項目期間還採用TALENs和CRISPR/Cas9技術製備了斑馬魚倍增基因igfbp-1a、igfbp-1b敲除純合突變體，將對深入研究igfbp-1a、igfbp-1b從胚胎髮育期至成體期的整個生命周期中的功能具有重要意義，也為更加深入的研究倍增基因igfbp-1a、igfbp-1b在脅迫條件下的回響分子機制提供了平台。