《小窩蛋白在海洋模式動物海鞘脊索發育中的角色》是依託中國海洋大學，由董波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：小窩蛋白在海洋模式動物海鞘脊索發育中的角色
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董波
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
由小窩蛋白聚合導致的向內凹陷的胞膜小窩是細胞膜表面的重要結構，具有傳導信號、感受機械刺激等重要功能。胞膜小窩功能的缺失常導致肌肉萎縮症和癌症等人類疾病，但這些疾病的發生機制及小窩蛋白在胚胎髮育中的角色還不甚清楚。我們在研究中觀察到海洋模式動物海鞘脊索細胞膜上存在胞膜小窩，並證實小窩蛋白基因在海鞘胚胎中大量表達、其蛋白特異性地富集在脊索細胞頂端膜區域。本項目將以這些前期發現為線索，採用基因敲除、免疫組化和實時影像等分子細胞遺傳發育生物學技術，研究海鞘中胞膜小窩形成的分子機制、小窩蛋白囊泡的內吞和胞吐與脊索細胞頂端膜生長的關係，以及小窩蛋白在脊索管腔液形成和膨脹過程中的作用等。預期結果將揭示小窩蛋白在海鞘胚胎髮育中的角色和功能，闡明脊索細胞調控表面積大小和感受胞外微環境的分子機制。希望揭示出來的這些機制能夠幫助我們了解胞膜小窩功能障礙性疾病的病理過程，為此類疾病診斷及治療提供線索。
結題摘要
本項目研究了小窩蛋白在無脊椎動物和脊椎動物進化過渡節點脊索動物海鞘中的角色和功能。從海鞘基因組中鑑定了3個小窩蛋白編碼基因，發現Cav-a和Cav-b在胚胎髮育階段表達，而Cav-Y僅在成體表達。序列比對及系統進化樹分析表明海鞘Cav-a同脊椎動物Cav1/2同源。項目重點開展了Cav-a表達及功能研究。原位雜交和啟動子分析表明，Cav-a特異表達在海鞘的脊索和肌肉組織。抗體免疫螢光數據顯示其在細胞內形成囊泡，並定位在細胞膜上。利用體外人工膜系統、人培養細胞株系以及缺失小窩蛋白的Cav-1-/-細胞系和電鏡觀察，我們充分證明海鞘的小窩蛋白分子具有誘導細胞膜彎曲內陷形成胞膜小窩的功能。這和脊椎動物小窩蛋白需要同伴侶分子Cavin共同作用才能在細胞膜上形成小窩結構不同，我們首次證明脊索動物的小窩蛋白具有誘導細胞膜內陷的分子功能。通過對海鞘肌肉和脊索中的小窩形狀定量統計，發現海鞘胞膜小窩形態同脊椎動物的胞膜小窩結構存在差異。 利用顯微注射Morpholino，在海鞘胚胎中整體敲低小窩蛋白Cav-a的表達，發現胚胎尾部變短，脊索管腔不能形成。電鏡觀察發現脊索和肌肉細胞中胞膜小窩結構消失，證實Cav-a功能同小窩凹陷結構直接相關。另外，項目還闡明了小窩蛋白通過囊泡定向運輸方式特異性定位在海鞘脊索管腔表面，抑制小窩蛋白囊泡運輸導致脊索管腔不能形成。通過Dominant negative突變體干擾小窩蛋白功能，證實小窩蛋白在海鞘脊索和肌肉組織通過形成的胞膜小窩結構來感應游泳和組織生產所產生的機械生物力，並通過拉平這些凹陷結構調控組織和細胞的形態從而應對外界環境脅迫，維護組織完整性，維持胚胎運動能力的生物學功能。 項目研究結果揭示了小窩蛋白在海鞘胚胎髮育中的角色和功能，為從進化角度系統理解小窩蛋白分子功能提供了重要證據。所揭示出來的這些機制能夠幫助了解導致胞膜小窩功能性障礙的病理過程，為此類疾病診斷及治療提供線索。
