| 题名 | 长牡蛎 (Crassostrea gigas) Fox基因家族和经典Wnt信号通路相关基因的进化和表达分析 |
| 作者 | 杨梅 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2014-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张国范 |
| 关键词 | 长牡蛎 Fox 经典Wnt信号通路 进化 表达模式分析 |
| 学位专业 | 水产养殖 |
| 中文摘要 | 长牡蛎是一种具有较高营养和经济价值的滤食性贝类，主要生活在潮间带及浅海区内，是目前我国乃至全球重要的养殖贝类，同时也是研究得较为充分的贝类。此外，由于其发育过程涉及复杂的形态和生理变化，使得它们被广泛应用于发育生物学的研究中。 Fox基因编码含有forkhead结构域（翼-螺旋结构域）的Fox转录调控因子。这类转录因子在胚胎发育、细胞周期调控、糖类与脂质代谢、免疫调节等多种生物学过程中发挥关键作用。基于Fox转录因子DNA结合区氨基酸序列的系统进化分析，将Fox蛋白分为从A~S的23个亚家族。本研究中，我们分析了三种冠轮动物长牡蛎 (Crassostrea gigas), 青贝(Lottia gigantea) 和海蠕虫 (Capitella teleta) 的基因组，分别鉴定得到了25个，21个和25个Fox基因。在23个Fox基因亚家族中，长牡蛎和青贝均含有19个，缺失了FoxI、FoxQ1、FoxR和FoxS亚家族；海蠕虫中，除FoxR和FoxS外，大部分Fox基因亚家族都是存在的。另外，之前仅在海胆和文昌鱼发现的foxAB基因, 在海胆中发现的foxY基因和存在于部分脊索动物的foxH基因，都在上述三种冠轮动物中存在。存在于多种动物中的保守的FoxC-FoxL1基因簇，亦在长牡蛎中有发现。通过RNA-seq数据揭示了长牡蛎发育过程中Fox基因的表达模式，表明了Fox基因功能的多样性。今后，需进一步探究冠轮动物中Fox基因的功能，以深入了解该类基因在两侧对称动物中的进化历程。 Wnt信号通路是一条十分保守的信号传导通路，参与多种生物学过程的调控，包括胚胎的生长和形态发育、组织的稳定、能量代谢的平衡以及干细胞的维持等。该通路的异常表达或激活会导致各种疾病甚至肿瘤发生。最近关于青贝, 海蠕虫和水蛭 Wnt基因的研究为冠轮动物Wnt信号通路进化的研究提供了重要的见解。在此，我们研究了长牡蛎C. gigas Wnt4基因及经典Wnt信号通路的相关基因和它们的表达模式。 Wnt4作为Wnt基因家族的重要成员，在动物的生长发育过程中起重要调控作用。我们利用RACE技术克隆了长牡蛎 Wnt4基因cDNA全长序列，该序列全长1999 bp, 开放阅读框为1068 bp, 编码355个氨基酸，该蛋白序列与人（Homo sapiens），沙蚕（Platynereis dumerilii）和栉孔扇贝（Chlamys farreri）Wnt4 蛋白的相似性分别为44%，48% 和 46%。通过荧光定量 RT-PCR 分析长牡蛎Wnt4 基因在成体不同组织和不同发育阶段的表达情况，表明长牡蛎的Wnt4基因具有广泛的组织表达特点, 在所检测的多种组织中（外套膜、鳃、唇瓣、消化腺、雄性性腺、雌性性腺）均有表达,推测长牡蛎的Wnt4以信号分子的形式参与多种组织细胞的生命过程；长牡蛎个体发育过程中Wnt4基因的高表达主要集中在胚胎发育的早期（桑葚期最高，原肠胚期次之），幼贝期该基因的表达量较低，说明Wnt4基因可能在早期胚胎发育阶段参与了某些器官的形成。 我们得到了4个Wnt结合蛋白基因—Frizzled 基因 (CgFz)和2个分泌型Frizzled相关蛋白基因 (CgSFRP) 的全长cDNA序列。另外，我们还得到了三个CgSFRP-like基因，它们有不完整的胞外富含半胱氨酸的结构域 (extracellular cysteine-rich domains,CRDs), 并且在系统进化分析中与Frizzled 基因更接近而不是SFRPs。一些长牡蛎经典Wnt信号通路的重要成员，例如CgFrizzled1/2/7, Frizzled5/8, β-catenin, glycogen synthase kinase 3β (GSK-3β), Axin, Dishevelled 和T-cell factor (TCF) 均呈母源性表达，或许它们都参与了长牡蛎的胚胎发生。相反地， CgFrizzled4 和 Frizzled9/10 在D-形幼虫的晚期有较高的表达量, 这说明了Frizzled 基因功能的多样性。利用CgFrizzled1/2/7的siRNA 进行体外RNA干扰，会阻断β-catenin 和 TCF基因的正常表达, 说明长牡蛎中经典Wnt信号通路的存在。总之，我们的结果说明Wnt信号通路在长牡蛎发育过程中发挥多重作用，需要开展进一步的功能研究深入了解Wnt信号途径的在冠轮动物发育过程中的作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2014-08-13 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/18101]  |
| 专题 | 海洋研究所_海洋生物技术研发中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨梅. 长牡蛎 (Crassostrea gigas) Fox基因家族和经典Wnt信号通路相关基因的进化和表达分析[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2014. |
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