| 题名 | 脊椎动物神经系统图式形成几个相关基因的功能研究 |
| 作者 | 马鹏程 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 毛炳宇 |
| 关键词 | Dbx2 神经系统图式形成 Nkx6 中后脑边界 RNF220 Wnt信号通路 |
| 其他题名 | The functional study of several genes involved in vertebrate neural system patterning |
| 学位专业 | 细胞生物学 |
| 中文摘要 | 脊椎动物神经系统的发育经历一个非常复杂的过程，主要分为三个阶段：首先，背部外胚层经过神经诱导形成神经外胚层——神经板；其次，神经板在一系列信号分子的作用下经历前后轴和背腹轴的图式形成过程, 使得处于神经板不同位置的神经细胞获得不同的分化命运；最后，神经干细胞进行神经分化形成种类繁多的神经元和神经细胞，并形成相互联系的网络，最终构成复杂的神经系统。本文主要就参与神经系统发育的几个相关基因进行了功能探索，发现它们在神经系统发生的不同阶段发挥着不同的作用，参与了脊椎动物神经系统的发育过程。Dbx2是Dbx蛋白家族中的一员，在高等脊椎动物中的研究，发现它参与了神经管腹侧的图式形成过程。我们首次克隆了非洲爪蛙的Dbx2基因，对其在非洲爪蛙的胚胎发育中的功能做了简要分析。我们发现，Dbx家族的转录因子通过与Nkx6家族的转录因子的相互抑制参与了非洲爪蛙神经管腹侧的图式形成过程，这种作用机制在各种脊椎动物中都是保守的。另外，我们还发现，Dbx2作为一个转录抑制因子参与了非洲爪蛙胚胎的早期的神经发生过程。Nkx6家族的转录因子除了在神经管腹侧特异表达并参与了神经管腹侧的图式形成过程之外，它们同时还特异地表达在非洲爪蛙早期胚胎的中后脑边界（MHB）处，与中后脑边界的标记基因重叠。通过基因功能获得和缺失实验，我们发现Nkx6.1和Nkx6.2是非洲爪蛙早期胚胎中后脑边界的正常发育所必需的。在哺乳动物细胞系以及非洲爪蛙的胚胎中，Nkx6.1和Nkx6.2可以激活经典的Wnt信号通路。我们的实验还证明Nkx6.1和Nkx6.2是通过调节Wnt信号通路来参与到非洲爪蛙胚胎早期的中后脑边界的发育过程的。RNF220是一个含有Ring结构域的E3泛素连接酶，它可以特异地降解Sin3B蛋白，但是关于它在脊椎动物胚胎发育过程中的功能仍然不清楚。我们通过胚胎整体原位杂交发现，RNF220特异地在脊椎动物胚胎的神经系统表达。在非洲爪蛙的胚胎中敲低RNF220 A/B/Like基因后，中后脑边界和后脑的正常发育受到影响。RNF220基因敲除的小鼠出生致死； RNF220杂合子的小鼠能正常发育，但是其运动能力受到损伤。同时我们还发现RNF220基因敲除小鼠后脑中的一系列Hox家族的基因受到上调，这说明它可能也参与了小鼠胚胎的后脑的发育。在哺乳动物细胞系以及非洲爪蛙的胚胎中，RNF220可以上调经典Wnt信号通路。通过分析我们发现RNF220上调Wnt信号通路一方面依赖于其对转录因子β-catenin的蛋白稳定性的调节，另一方面是通过对由Sin3B组装的HDAC蛋白复合体的稳定性的调节来发挥功能的。通过对RNF220不同的截短形式对经典Wnt信号通路以及非洲爪蛙中后脑边界发育的影响的分析发现，RNF220对非洲爪蛙中后脑边界发育的影响可能是依赖于它对Wnt信号通路的调节作用。另外，我们的研究还发现，RNF220的蛋白稳定性受到Gsk3β以及与之相互作用的小核蛋白HCA127的严格调控。 |
| 英文摘要 | Vertebrate neural system development includes nueral induction, pattern formation and neurogenesis. At first, dorsal etctoderm is induced by the surrounding signals into neuro-ectoderm (neural plate), which is named neural induction; and then, the neuro-ectoderm is patterned along anterior-posterior and dorsal-ventral axis; at last, neural stem cells differentiate into many kinds of neural cell types. Here we studied the function of several genes involved in vertebrate neural development.The evolutionarily conserved Dbx homeodomain-containing proteins play important roles in the development of vertebrate central nervous system. In mouse, Dbx and Nkx6 have been suggested to be cross-repressive partners involved in the patterning of ventral neural tube. We isolated Xenopus Dbx2 and studied its developmental expression and function during neural development. From mid-neurula stage on, XDbx2 is expressed in stripes in the neural plate between the primary motoneurons and interneurons. At the tailbud stages, it is detected in the middle region of the neural tube. XDbx2 acts as a transcriptional repressor in vitro and over-expression of XDbx2 inhibits primary neurogenesis in Xenopus embryos. Over-expression of XDbx genes represses the expression of XNkx6.2 and vise versa. Knockdown of either XDbx1, XDbx2 or both by specific morpholinos induces lateral expansion of XNkx6.2 expression domains at neural stages. These data reveal conserved roles for Dbx in primary neurogenesis and dorsoventral neural patterning in Xenopus.The mid-hindbrain boundary (MHB) organizer is one of the best studied local organizers which patterns the midbrain and cerebellum in vertebrates. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-05-23 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.149.42:8088/handle/152453/7432]  |
| 专题 | 昆明动物研究所_发育生物学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 马鹏程. 脊椎动物神经系统图式形成几个相关基因的功能研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
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