《血紅素加氧酶-1基因在斑馬魚低氧適應中的功能研究》是依託華中師範大學，由鐘雪萍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：血紅素加氧酶-1基因在斑馬魚低氧適應中的功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鐘雪萍
- 依託單位：華中師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
富營養化所導致的水體溶解氧減少已成為制約水產養殖可持續發展的主要因素之一，開展魚類耐低氧分子機制研究對魚類低氧損傷預防和抗低氧分子育種工作有重要意義。血紅素加氧酶-1（HO-1）是血紅素降解的起始酶和限速酶，我們前期實驗結果顯示HO-1在低氧誘導的鯽魚囊胚細胞中大量表達，穩定轉染HO-1的鯽魚囊胚細胞對低氧的耐受力增加，預示HO-1可能在魚類低氧適應的過程中起重要作用。本項目擬在前期離體實驗的基礎上，利用斑馬魚實驗體系，研究胚胎髮育早期HO-1基因超表達和敲降對斑馬魚低氧耐受的影響，闡明HO-1基因在斑馬魚低氧適應中的作用；在此基礎上利用轉基因技術，構建HO-1轉基因斑馬魚，研究低氧條件下轉基因斑馬魚相關生理生化指標和基因表達的變化，探討HO-1基因在斑馬魚低氧適應中的作用機制。本項目首次在魚類活體系統中研究HO-1基因的抗低氧作用及分子機制，研究結果將有助於推動魚類抗低氧育種的研究進程。
結題摘要
血紅素加氧酶-1（Heme oxygenase-1，HO-1）是血紅素降解的起始酶和限速酶，可通過抗氧化、抗炎、抗細胞凋亡、調節微循環等方式對組織細胞起保護作用。在前期工作中，我們利用抑制消減雜交技術發現HO-1為低氧應答基因，HO-1基因超表達可增加CAB細胞的低氧耐受能力。本項目擬利用斑馬魚活體實驗體系，研究斑馬魚胚胎髮育過程中常氧和低氧條件下HO-1基因的時空表達，並利用超表達和敲降技術研究HO1基因敲降和超表達對斑馬魚胚胎髮育和低氧耐受力的影響，進而研究斑馬魚HO-1基因的啟動子活性，分析HO1基因可能的調控機制，為揭示魚類抗低氧反應的分子機理、推動和促進魚類抗低氧育種研究進程奠定基礎。通過研究，本項目克隆了HO-1基因cDNA全長並對其進行了表達特徵分析。研究發現在斑馬魚胚胎髮育過程中，HO-1基因轉錄本母源存在，其表達量從分節期開始增加，到咽囊期迅速上升到較高水平，該基因的高水平表達一直持續到出苗。WISH結果顯示，HO-1基因在斑馬魚胚胎的腦、心臟和肝臟等部位表達量比較高。RT-PCR 分析發現該基因在各組織中均有表達，其中在心、肝、腦中的表達量較大。基因敲降實驗結果表明，顯微注射HO-1 MO 使HO-1 基因表達水平下降，會導致斑馬魚胚胎髮育遲緩、血管發生異常和低氧耐受能力減弱，表明HO-1基因在斑馬魚胚胎髮育和低氧耐受過程中發揮重要作用。進一步研究發現，HO-1基因敲降所導致的發育異常與IGF信號轉導途徑有關。繼而我們克隆了HO-1基因的啟動子並利用雙螢光素酶報告基因實驗對啟動子轉錄活性進行了分析。結果表明，HO-1基因啟動子-220/+150區域轉錄活性最高，-1615bp到-740bp區域可能有低氧誘導因子HIF-1alfa和HIF-3alfa的轉錄結合位點。通過Real-Time RT-PCR研究發現，超表達低氧誘導因子HIF1alfa和HIF3alfa 可顯著上調HO-1基因mRNA的表達，表明斑馬魚胚胎在應答低氧的過程中HO-1基因可能受到低氧誘導因子HIF1alfa和HIF3alfa 的調控。
