斑馬魚胚胎生物鐘分子遺傳和基因組機制的研究

《斑馬魚胚胎生物鐘分子遺傳和基因組機制的研究》是依託蘇州大學，由王晗擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：斑馬魚胚胎生物鐘分子遺傳和基因組機制的研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：王晗
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

生物鐘是以大約24小時為周期的生物節律。人類對生物鐘調節機制的認識主要來源於對果蠅和小鼠等分子遺傳的研究。斑馬魚作為一種重要的模式動物, 給生物鐘分子遺傳和基因組機制的研究提供了新的機會。斑馬魚具備胚胎生物鐘。本項研究在美國多年研究工作的基礎上，（1）從分子，生理和行為等水平分析斑馬魚時鐘基因per1b無效突變體；同時將利用反轉錄病毒插入誘變和嗎啉環修飾基因敲降等技術從分子，遺傳，生理和行為水平研究其他9個斑馬魚時鐘基因。（2）利用高通量的深度測序，整體原位雜交和實時定量PCR等技術率先對斑馬魚胚胎進行轉錄組生物鐘解析，發現在胚胎生物鐘起作用的新的時鐘基因或時控基因, 並精選一些新基因進行分析, 而闡明斑馬魚生物鐘新的調節機制。該研究將把對斑馬魚生物鐘特別是胚胎生物鐘分子遺傳，基因組機制的認識提高到新的高度，而且能夠幫助洞悉生物鐘在胚胎髮育中尤其是在人的胚胎和胎兒發育中的調節的作用。

結題摘要

我們圓滿並超額完成了基金項目預定的各項任務。首先我們對我們所擁有的世界上第一個斑馬魚生物鐘無效突變體per1b進行了深入細緻的生理生化分析，提示了生物鐘調控大腦多巴胺合成代謝及多巴胺能神經元發育的分子機制，闡明了per1b基因的行為學功能，為臨床上ADHD患者往往伴有生物鐘問題這一現象提供了理論依據，從而建立了第一個斑馬魚ADHD疾病模型，相關研究結果已經被國際知名神經科學雜誌The Journal of Neurosciences接受發表。第二，我們採用最新的TALEN或者CRISPR/Cas9定點突變技術建立了全套斑馬魚核心生物鐘基因突變體，及部分其它生物鐘環路突變體，總計20多個；同時已經獲得了多種類型的雙突變體，並對其中多個突變體進行了高能量轉錄組測序分析，為充分揭示斑馬魚生物鐘調控的分子機制打下了最為堅實的基礎，為建立生物鐘相關疾病模型邁出了最關鍵的一步。第三，我們首次發現斑馬魚period2基因具有正向調節生物鐘的作用，為進一步全面揭示斑馬魚生物鐘調控機製作了重要的貢獻和補充，相關研究結果已經在國際權威期刊The Journal of Biological Chemistry發表並引起了國內媒體廣泛的關注。第四，我們全面、系統地揭示了斑馬魚核心生物鐘基因cry的基因組進化機制及其基因功能，相關研究成果已經被知名期刊Scientific Reports接受發表。最後，為了進一步拓展本項目的研究成果，我們在圓滿完成既定任務的前提下，對斑馬魚生物鐘調節生理生化機制進行了深入的研究，闡明了斑馬魚關鍵生物鐘基因rev-erbα通過直接控制自噬關鍵基因ulk1a的表達參與調節自噬進程，為進一步揭示生物鐘與衰老的關係作出了重要貢獻。