转录中介体MED23亚基在神经和血管系统发育中的功能和机理研究

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本文主要从以下几个部分展开论述:  第一部分:MED23在神经统发育中的功能和机理研究  转录中介体复合物(Mediator Complex)是介于转录因子与RNA聚合酶Ⅱ之间传递信息的桥梁。MED23是中介体复合物中的一个重要分子,之前的研究表明在Med23-/-ESC(embryonic stem cell)中,其多能性和自我更新能力没有变化,但在分化过程中,促进了向神经系统的特化。全身敲除Med23的小鼠胚胎发育迟缓,在胚胎9天至10.5天时死亡,免疫染色表明外周神经系统发育异常。因此,我们推测MED23在神经系统发育中发挥了重要的作用。我们首先用斑马鱼作为模式生物研究早期神经发育。我们发现通过注射Med23 MO(Morpholino),斑马鱼发育明显异常,眼睛变小,尤其是受精后48h后脑鼓起。通过检测神经发育的重要调节因子和观察HuC-GFP转基因斑马鱼,发现缺失Med23促进了早期的神经分化。为了进一步研究MED23在神经发育中的功能,我们构建了神经干细胞特异性敲除的小鼠Nestin-Cre; Med23F/F。研究发现突变小鼠大脑发育异常,出生一天内死亡。突变小鼠的皮层厚度与同窝对照相比变薄了,CP区(corticalplate)神经元数量严重减少。Med23缺失还影响到一类非常重要的神经元——位于layerⅤ的长程投射运动神经元。这类神经元能够正常产生,但是在分化过程中出现了问题。除了对神经元的影响,Med23敲除还抑制了少突神经胶质细胞的分化。在机制上,我们把E12.5天分离的神经干细胞做RNA-Seq,分析结果显示一系列与兴奋性神经元发育,layerⅤ神经元特化和少突神经细胞发育相关的基因在Med23缺失的神经干细胞中表达显著降低。综上所述,MED23在神经发育过程中是非常重要的,缺失Med23对早期的神经发育起促进作用,对后期的神经元分化起特异性的抑制作用。  第二部分:MED23在血管系统发育中的功能研究  转录中介体复合物(Mediator Complex)是转录装置中的一个重要组分,通过响应不同的发育信号并激活下游基因的表达,中介体复合物成为了信息处理中心。我们关注的MED23亚基是中介体复合物尾部的一个重要组分,之前通过对WT和Med23-/-MEF(mouse embryonic fibroblast)细胞表达谱芯片分析发现与细胞骨架和平滑肌分化相关的基因在Med23-/-MEF中上调,当重新表达人的Med23时,这些基因的表达被下调。而且全身敲除Med23的小鼠胚胎致死,死前染色发现可能是循环系统缺陷导致死亡。因此,我们推测MED23在血管系统发育中发挥了重要作用。我们用斑马鱼作为模式生物研究MED23在发育中的功能。通过注射Med23 MO,我们发现斑马鱼发育明显异常,尾巴弯曲,心包囊水肿,卵黄囊吸收延迟,体长短,心跳变慢。通过在不同时间点检测平滑肌分化的标志基因和荧光观察Flk-GFP斑马鱼,发现MED23影响了血管平滑肌的分化。这些现象与之前在全身敲除小鼠和细胞系上观察到的现象一致,这表明MED23在斑马鱼血管平滑肌的发育中发挥着抑制分化的作用。
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