文昌魚Pax基因簇中非編碼保守序列的功能

《文昌魚Pax基因簇中非編碼保守序列的功能》是依託廈門大學，由王義權擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：文昌魚Pax基因簇中非編碼保守序列的功能
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王義權
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

我們最近在文昌魚基因組Pax1/9位點發現一段與脊椎動物一致的同線性保守區，並在該區域內發現多個進化上高度保守的非編碼序列(ncECR)，提示它們可能有重要生物學功能，同時還發現文昌魚從胚胎髮育到性成熟全過程中Pax基因在時空上呈現多峰交替表達,為探索這種表達變化與Pax基因簇非編碼區的關係,本項目擬在已獲得的Pax基因簇序列基礎上，經序列比對找出在頭索動物不同物種間以及頭索動物與脊椎動物各代表類群之間Pax基因簇中的ncECRs，進而克隆這些非編碼保守序列，構建紅色螢光蛋白表達載體，用顯微注射導入文昌魚受精卵，觀察胚胎髮育過程中報告基因的表達，確定不同ncECR序列區段的功能以及它們在Pax基因時空表達變化中所扮演的角色。這一研究對揭示基因表達調控的分子機制和真核生物基因組中非編碼序列的生物學功能有重要意義，同時在建立文昌魚轉基因技術、推進文昌魚模式化套用方面也是有重要作用。

結題摘要

文昌魚是現生生物中與脊椎動物最接近的非脊椎動物。我們前期研究發現，在文昌魚基因組的Pax1/9 位點上有一段與脊椎動物一致的同線性保守區，並在該區域內發現了多個進化上高度保守的非編保守元件(CNEs)，提示它們可能有重要生物學功能。在本項目研究中，我們在此基礎上對文昌魚基因組中Pax基因家族非編碼保守元件（CNEs）進行了系統地分析， 共鑑定出在全部後口動物中都保守的CNEs 30個；在脊椎動物亞門內保守的CNEs 101個；在脊索動物門內保守的CNEs 25個；在脊椎動物亞門和尾索動物亞門間保守的CNEs 10個；在頭索動物亞門和脊椎動物亞門間保守的CNEs 94個。比較上游非編區域序列發現，Pax基因家族中Pax2/5/8基因上游保守的CNEs最多，我們將這些CNEs分別克隆並構建了LacZ重組質粒，用顯微注射技術將重組質粒注入文昌魚受精卵中，結果顯示90%（9/10）的CNEs能夠促使LacZ報告基因呈現一定程度的組織特異性表達，提示這些CNEs有著組織特異性增強子的功能；進而我們又對其中3個在後口動物中都保守的CNEs進行了進一步實驗研究，證實高度保守的CNE無論其源自何種後動物類群，它們都具有相似的組織特異性增強子的功能。文昌魚作為新型實驗室模式動物，需要適合在文昌魚中套用的高效啟動子等分子生物學工具。我們發現文昌魚Actin-6-2基因有2個轉錄本亞型，亞型II的啟動子位於亞型I的第一內含子中，該啟動子比亞型II的啟動子的效率高，用本研究獲得的高活性啟動子構建LacZ重組質粒，在文昌魚胚胎髮育中可檢測到91.5%的胚胎有LacZ信號，而同樣條件下用商業化的高效啟動子做的對照實驗中，僅有38.2%的胚胎有LacZ信號。此外，我們還從文昌魚熱休克蛋白基因上游克隆獲得具有熱啟動效應的啟動子，其活性已在魚的EPC細胞系和斑馬魚胚胎髮育中得到驗證，可以作為熱誘導的分子開關，啟動下游基因表達。