芳香化酶抑制剂处理下成年斑马鱼卵巢的转录组分析

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鱼类的性别分化是演化生物学和发育生物学的重要研究领域。一方面,鱼类与人类有共同的祖先,研究鱼类的性别分化有利于理解人类性别演化的历程。另一方面,鱼类是人类重要的食物来源。研究鱼类的性别分化可以指导经济鱼类的生产。斑马鱼的性别分化起始于幼鱼发育的早期阶段,因此该阶段表达的基因对斑马鱼的性别分化有着重要的影响,如何找到这类基因是研究斑马鱼性别分化问题的重点和难点。然而幼年斑马鱼的性别无法区分,科学家们难以通过比较雌雄幼鱼在转录组上的差异直接研究斑马鱼的性别分化。有趣的是,成年斑马鱼能在药物诱导的条件下实现性反转,利用这个特性,本研究以成年雌性斑马鱼为主要材料,使用新型芳香化酶抑制剂(Aromatase inhibitor,AI)依西美坦(Exemestane,EM)诱导其发生性反转。然后通过实时荧光定量PCR(Quantitative real time reverse transcriptase PCR,q RT-PCR)、形态学观察、石蜡切片染色、生物信息分析等方法,比较实验组和对照组雌性斑马鱼之间的差异,以寻找在斑马鱼性腺转变过程中与早期性别分化相关的基因。本实验得到的主要结果如下:通过32天的药物处理后,我们使用q RT-PCR技术对雌激素标记基因vtg1的表达量进行检测,发现不同的药物浓度均能有效的下调雌性斑马鱼体内vtg1的表达,且实验组的成年雌性斑马鱼的外观变得更加趋近于雄性。在后续对转录组的数据分析中,我们首先分析了对照组雄性和雌性的差异表达基因(Different expressed genes,DEGs)。发现dnah6,ptbp1a,mcamb等基因富集到生殖系统正调控相关的过程之中。此外还发现phgdh,ada,ippk等基因富集到细胞脂代谢过程之中。接着我们分析了EM处理组和正常状态的雌性之间的DEGs,发现与雌激素水平高度相关的Vtg家族基因发生了显著地下调。在后续的文本分析中我们还发现。该DEGs显著地富集在由文本挖掘而来的斑马鱼性腺相关的基因集中,这其中包含mdm2,tp53,atr,k3b等和细胞凋亡通路相关的基因。为了验证卵巢中的凋亡现象,我们制作了32 d EM处理的雌性斑马鱼的石蜡切片,发现在卵巢细胞的细胞核中出现由染色质固缩引起的染色质深染现象。这些结果表明,EM能有效的降低斑马鱼体内的雌激素水平,并能引起卵巢细胞的回缩。此外,我们的研究首次提出使用斑马鱼性反转模型结合转录组分析的方法来研究斑马鱼的性别分化,具有重要的意义。
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