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心脏是脊椎动物中最早形成并行使功能的器官之一。在其发育过程中,心管经过复杂的环化过程,形成心房和心室间隔即(atriovent ricular canal,AVC),进而形成心脏的腔室结构,发育成有功能的心脏。AVC形成过程受到多种信号通路调控。心脏瓣膜(Cardiac valv es)的发育过程是高度有序且精细的,以便确保血液流向腔室和血管。TBX家族中,Tbx2,Tbx5和Tbx20是房室间隔形成的关键基因。之前的报道表明Tbx2抑制腔室的分化和增殖,从而使腔室之间有序收缩。Tbx5的突变,会导致人类常染色体显性遗传病心手综合征(Holt-Oram syndrome,HOS)。小鼠Tbx20突变体中早期心管的发育基本正常,但是后续的心脏环化过程异常。斑马鱼体外受精,并且早期胚胎发育透明便于观察,是研究心脏早期发育和先天性心脏病致病机理的理想模式动物。本研究利用CRI SPR/Cas9基因编辑系统成功获得斑马鱼tbx2b,tbx5a和tbx20基因的突变鱼系,T7E1检测3种鱼系F0突变效率分别约为57.5%、38.0%、42.1%。测序分析F1中突变类型,tbx2b F1获得-11 bp和-20 bp的突变携带者,tbx5a F1获得-10 bp和+10 bp的突变携带者。tbx20F1获得-8 bp的突变携带者。在tbx20 F2突变体中观察到心脏突变表型:48 hpf,tbx20突变体可见心脏结构拉伸变形,环化异常,心包腔肿大;3 dpf,突变表型逐渐加深,心脏拉伸成细线状。荧光定量PCR结果显示tbx20突变体中lef1,nppa和has2的表达下调。此外,本论文利用肌球蛋白轻链7绿色荧光标记的转基因鱼系成功分离出24 hpf、30 hpf、36 hpf、48 hpf 4个不同发育时期的斑马鱼心脏,并进行转录组测序分析。我们初步发现有488个转录因子在心脏早期表达呈明显差异,其中包括:T-box家族、GATA家族、Nkx家族和bHLH家族中多个基因。在信号通路方面的分析,KEGG结果显示了差异基因主要富集一些信号通路,如Notch、Wnt、TGF-beta等。本研究成功制备斑马鱼tbx2b、tbx5a和tbx20突变体鱼系,并发现tbx20基因突变会影响心脏环化及AVC的发育,为深入探究tbx2b,tbx5a和tbx20基因在早期心脏发育的功能奠定基础。本论文比较系统的分析出4个关键心脏发育阶段的差异表达基因,为研究早期心脏发育阶段的调控关系奠定基础。