CAJ | 학술논문

克隆参与胚胎发育的新基因并研究其表达规律和功能是揭示胚胎发育的基因调控机理的重要途径.囊胚形成和原肠形成是哺乳动物胚胎发育过程中的两个关键阶段.囊胚阶段发生了胚胎的第一次分化,是细胞多能性和分化的一个转折点.此时涉及的基因活动,既有维持胚胎干细胞全能性或多能性的基因活动,又有按照预定发育模式参与胚胎定向分化的基因活动.原肠期是胚胎发育过程中的第二个关键转折点,涉及到3个胚层的形成和细胞命运决定等多种变化.在这个时期胚胎获得了胎儿原基的所有信息,新组织的产生和细胞迁移的再生组织与形态发生、细胞增殖、细胞分化、模式形成等存在着非常复杂而相互协调的关联.大多数细胞正由原来的多潜能逐渐向寡潜能发展,控制组织器官形态建成的基因正逐渐开启.这两个时期的基因表达图式、特征和种类会有很大的差异和变化,因此研究这两个时期的新基因的表达规律和功能,将是了解胚胎发育的基因调控机理的重要途径.文章以这两个时期胚胎为原始材料,利用减法杂交方法克隆到一新的小鼠胚胎基因mED2,对其进行了表达规律和生物学功能的初步分析.RT-PCR-Southem和原位杂交实验表明,mED2基因转录水平具有发育阶段的依赖性;随着发育过程的进行,其表达主要在胚神经系统和中胚层衍生的组织表达.mED2基因活性的knockdown对于合子的卵裂和植入前早期胚胎发育均有抑制作用.亚细胞定位实验表明,mED2基因编码的蛋白基本定位于细胞核膜及其临近的内膜细胞器(粗糙内质网和高尔基体).根据生物信息学分析,mED2蛋白可能为一跨膜蛋白且与含有硫氧还蛋白结构域的蛋白有部分匹配.由此推测mED2基因参与了小鼠植入前早期胚胎发育,其基因产物可能通过蛋白之间的相互作用,即对蛋白进行后期修饰、折叠及行使分子伴侣等作用来活化或抑制其靶蛋白的活性,进而参与小鼠的早期胚胎发育. 剋隆參與胚胎髮育的新基因併研究其錶達規律和功能是揭示胚胎髮育的基因調控機理的重要途徑.囊胚形成和原腸形成是哺乳動物胚胎髮育過程中的兩箇關鍵階段.囊胚階段髮生瞭胚胎的第一次分化,是細胞多能性和分化的一箇轉摺點.此時涉及的基因活動,既有維持胚胎榦細胞全能性或多能性的基因活動,又有按照預定髮育模式參與胚胎定嚮分化的基因活動.原腸期是胚胎髮育過程中的第二箇關鍵轉摺點,涉及到3箇胚層的形成和細胞命運決定等多種變化.在這箇時期胚胎穫得瞭胎兒原基的所有信息,新組織的產生和細胞遷移的再生組織與形態髮生、細胞增殖、細胞分化、模式形成等存在著非常複雜而相互協調的關聯.大多數細胞正由原來的多潛能逐漸嚮寡潛能髮展,控製組織器官形態建成的基因正逐漸開啟.這兩箇時期的基因錶達圖式、特徵和種類會有很大的差異和變化,因此研究這兩箇時期的新基因的錶達規律和功能,將是瞭解胚胎髮育的基因調控機理的重要途徑.文章以這兩箇時期胚胎為原始材料,利用減法雜交方法剋隆到一新的小鼠胚胎基因mED2,對其進行瞭錶達規律和生物學功能的初步分析.RT-PCR-Southem和原位雜交實驗錶明,mED2基因轉錄水平具有髮育階段的依賴性;隨著髮育過程的進行,其錶達主要在胚神經繫統和中胚層衍生的組織錶達.mED2基因活性的knockdown對于閤子的卵裂和植入前早期胚胎髮育均有抑製作用.亞細胞定位實驗錶明,mED2基因編碼的蛋白基本定位于細胞覈膜及其臨近的內膜細胞器(粗糙內質網和高爾基體).根據生物信息學分析,mED2蛋白可能為一跨膜蛋白且與含有硫氧還蛋白結構域的蛋白有部分匹配.由此推測mED2基因參與瞭小鼠植入前早期胚胎髮育,其基因產物可能通過蛋白之間的相互作用,即對蛋白進行後期脩飾、摺疊及行使分子伴侶等作用來活化或抑製其靶蛋白的活性,進而參與小鼠的早期胚胎髮育.
극륭삼여배태발육적신기인병연구기표체규률화공능시게시배태발육적기인조공궤리적중요도경.낭배형성화원장형성시포유동물배태발육과정중적량개관건계단.낭배계단발생료배태적제일차분화,시세포다능성화분화적일개전절점.차시섭급적기인활동,기유유지배태간세포전능성혹다능성적기인활동,우유안조예정발육모식삼여배태정향분화적기인활동.원장기시배태발육과정중적제이개관건전절점,섭급도3개배층적형성화세포명운결정등다충변화.재저개시기배태획득료태인원기적소유신식,신조직적산생화세포천이적재생조직여형태발생、세포증식、세포분화、모식형성등존재착비상복잡이상호협조적관련.대다수세포정유원래적다잠능축점향과잠능발전,공제조직기관형태건성적기인정축점개계.저량개시기적기인표체도식、특정화충류회유흔대적차이화변화,인차연구저량개시기적신기인적표체규률화공능,장시료해배태발육적기인조공궤리적중요도경.문장이저량개시기배태위원시재료,이용감법잡교방법극륭도일신적소서배태기인mED2,대기진행료표체규률화생물학공능적초보분석.RT-PCR-Southem화원위잡교실험표명,mED2기인전록수평구유발육계단적의뢰성;수착발육과정적진행,기표체주요재배신경계통화중배층연생적조직표체.mED2기인활성적knockdown대우합자적란렬화식입전조기배태발육균유억제작용.아세포정위실험표명,mED2기인편마적단백기본정위우세포핵막급기림근적내막세포기(조조내질망화고이기체).근거생물신식학분석,mED2단백가능위일과막단백차여함유류양환단백결구역적단백유부분필배.유차추측mED2기인삼여료소서식입전조기배태발육,기기인산물가능통과단백지간적상호작용,즉대단백진행후기수식、절첩급행사분자반려등작용래활화혹억제기파단백적활성,진이삼여소서적조기배태발육.
Dissection of new genes underlying embryonic development is important for our understanding of the molecular mechanism of vertebrate embryonic development. In this study, the expression pattern and functional analysis of a new gene, called mED2,originally cloned from mouse embryos using subtractive hybridization was reported. mED2 expression patterns were characterized by RT-PCR-Southern hybridization and in situ hybridization. The results showed that mED2 was mainly expressed in the embryonic nervous system and mesoderm-derived tissues and its expression varied depending on the embryonic developmental stages. The knockdown of mED2 activity by antisense RNA injection inhibited zygote cleavage and blastocyst formation during pre-implantation in mice.Subcellular localization of mED2-eGFP fusion protein revealed a pattern of nuclear membrane and juxta-/perinuclear location such as in the rough endoplasmic reticulum and Golgi apparatus. This finding was supported by bioinformatics analysis, which indicated mED2 protein to be a transmembrane protein with partial homology to the thioredoxin family of proteins. It is inferred that mED2 gene can probably take part in early embryonic development in mouse and may be involved in target protein posttranslational modification,turnover, folding, and stability at the endoplasmic reticulum and/or the Golgi apparatus.