海七鳃鳗pma-miR-200c-3p对斑马鱼心脏发育的作用研究

为研究海七鳃鳗Petromyzon marinus pma-miR-200c-3p在心脏发育过程中的生物学功能,采用显微注射技术,将pma-miR-200c-3p模拟体注射到斑马鱼Danio rerio胚胎,过表达pma-miR-200c-3p后,使用qRT-PCR及Western blot法检测了一些与心脏发育相关的标志性基因的表达水平,以及BMP/Smad通路重要基因蛋白水平的变化,并利用生物信息学预测、GFP荧光表达分析了pma-miR-200c-3p的生物学作用。结果表明:过表达pma-miR-200c-3p的斑马鱼胚胎中,与心脏发育相关的标志性bmp4、bmp5、smad1、gata5、tbx2b和notch1a基因的表达水平极显著上调(P0.01),同时BMP/Smad通路中BMP4、Smad1、GATA5蛋白表达水平也明显升高;细胞试验表明,cdx1b基因可能是pma-miR-200c-3p的一个靶基因。研究表明,pma-miR-200c-3p可能通过抑制cdx1b基因的表达,参与BMP/Smad通路以促进心脏发育。     

南极独角雪冰鱼(Chionodraco hamatus)miR-204对斑马鱼胚胎血管发育的作用机制研究

南极独角雪冰鱼（Chionodraco hamatus）是目前已知的唯一缺乏血红蛋白、且不具有功能性血红细胞的脊椎动物。与相同生境下的其他南极鱼相比，其血管明显变粗，毛细血管增多。前期对南极独角雪冰鱼与近缘种伯氏肩孔南极鱼（Trematomus bernacchii）的血管microRNAs表达进行对比，发现南极独角雪冰鱼的miR-204的表达与伯氏肩孔南极鱼间存在显著差异，推测miR-204极有可能参与了南极冰鱼血管发育的调控。为证明此假设，运用斑马鱼（Barchydanio rerio）这一模式生物，利用斑马鱼胚胎显微注射技术、靶基因预测、双荧光素酶报告系统等一系列分子生物学手段对miR-204在斑马鱼血管发育中的调控作用进行探究。结果显示，抑制miR-204表达能使斑马鱼胚胎躯干部毛细血管增生。荧光素酶活性分析表明，miR-204可以显著降低trib3的表达，同时在斑马鱼胚胎中共注射miR-204和trib3后的GFP萤光强度显著降低，GFP蛋白量减少，说明miR-204对trib3有抑制作用。trib3最初发现是抑制果蝇胚胎和生殖细胞有丝分裂的假激酶，后续研究发现其参与动脉粥样硬化的调控以及糖尿病血管纤维化。综上，推测miR-204可能通过抑制trib3的表达进而调控毛细血管的增生。     

斑马鱼miR-30e对血细胞生成的作用机制研究

microRNA(简写为miRNA)是一类内源基因编码的单链RNA分子,参与转录后基因的表达调控,在血液生成过程中起着重要作用。为研究miR-30e对鱼类血液生成的作用机制,以斑马鱼Danio rerio作为模式生物,针对青藏高原裂腹鱼血液组织中高表达的miR-30e,利用生物信息软件预测斑马鱼miR-30e的靶基因,构建含斑马鱼ALAS2-3′UTR序列的双荧光素酶报告质粒与斑马鱼miR-30e进行共转染,检测细胞双荧光素酶活性的变化;同时构建含斑马鱼ALAS2-3′UTR序列的绿色荧光蛋白质粒,与miR-30e共同显微注射斑马鱼胚胎,观察GFP荧光强度与蛋白表达量的变化。结果表明:斑马鱼胚胎在注射miR-30e模拟体48 h后,其血红蛋白表达明显减少;转染miR-30e的293T细胞双荧光素酶活性显著降低(P<0.05);斑马鱼胚胎注射miR-30e模拟体24 h后,其GFP荧光强度明显降低,且GFP蛋白表达量明显减少。研究表明,ALAS2基因是miR-30e的一个靶基因,miR-30e通过抑制ALAS2表达而抑制血红细胞的生成。     

Cilp基因对斑马鱼肌间骨和脊椎发育的影响

为阐明cilp基因在斑马鱼椎骨和肌间骨发育中的作用,利用CRISPR/Cas9建立了斑马鱼cilp基因敲除纯合突变系（cilp-/-）,对其进行了骨骼表型的观察,并进一步采用qRT-PCR分析了14个骨骼发育相关基因在突变体胚胎发育阶段和成鱼骨骼中的表达水平变化。结果显示,与野生型斑马鱼相比,90 dph（days post hatched）cilp-/-斑马鱼的肌间骨数量显著减少了10.27%（P<0.05）,而肌间骨的长度无明显变化;同时突变体斑马鱼中椎骨发生异常融合及髓棘缺失。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,col1a1a、sp7、smad4a和smad5基因在胚胎发育的整个时期都存在显著的差异（P<0.01）;在突变体成鱼尾部骨骼组织中bmp2a、bmp2b、smad5、sp7、runx2a、runx2b和bglap基因的表达量均显著低于野生型,表明cilp基因敲除导致了BMPs和SMADs家族基因的表达水平下降,并下调了下游的成骨细胞发育相关基因的表达量,推测cilp功能缺失可能通过抑制BMPs信号通路,影响成骨细胞分化和骨形成,从而导致了肌间骨数量的减少和脊椎骨异常融合。     

利用CRISPR/Cas9构建斑马鱼tbx20基因突变体及其功能分析

转录因子TBX20在脊椎动物心脏的腔室发育和维护中起至关重要的作用。利用CRISPR/Cas9系统成功制备了斑马鱼tbx20突变鱼系,T7E1检测结果显示F_0敲除效率平均为42. 1%,测序分析F_1中突变种质遗传效率为36. 7%。F_2突变体中观察到心脏突变表型:48 hpf,心包腔肿大,静脉窦瘀血,环化异常,心脏结构变形; 3 dpf,心脏畸形拉伸成线状结构。原位杂交和qRT-PCR结果显示,突变体中vmhc表达上调,amhc和myl7表达下调。成功制备了斑马鱼tbx20突变体,结果表明tbx20纯合突变体心脏畸形,环化受到影响,为深入探究tbx20在早期心脏腔室分化过程中的作用奠定了基础。     

反义抑制miR-202引起斑马鱼早期胚胎发育异常研究

为了探讨miR-202在鱼类胚胎发育中的功能,采用实时定量反转录PCR技术和整体原位杂交技术检测了miR-202在斑马鱼胚胎发育阶段的表达。结果发现miR-202是母源性分子并在斑马鱼胚胎发育过程中持续表达,尤其在早期胚胎发育阶段表达水平较高。在此基础上,采用基因沉默技术在斑马鱼受精卵中显微注射miR-202的反义锁核苷酸,实时荧光定量反转录PCR技术和整体原位杂交技术结果显示miR-202反义锁核苷酸可以显著下调斑马鱼胚胎中miR-202表达水平,同时发现反义抑制miR-202后胚胎发育停滞在4 hpf时左右。共同注射miR-202前体可以部分挽救反义抑制miR-202后导致的胚胎发育停滞。本研究证明miR-202在斑马鱼胚胎发育过程中起着重要的调控作用,其功能是斑马鱼胚胎早期发育所必需的。为进一步探索miR-202在鱼类胚胎发育过程的功能奠定了基础。     

斑马鱼hoxb4a在心脏发育中的功能

斑马鱼转录因子hoxb4a在心脏中的功能未见研究报道,为了阐明hoxb4a在心脏发育中的作用,本文利用基因沉默技术和mRNA基因过表达方法,分别在斑马鱼中敲降和过表达hoxb4a基因,发现抑制或过表达hoxb4a的胚胎在第3天出现心包腔肿大、心脏环化异常的表型。通过原位杂交技术对野生型及hoxb4a敲降胚胎进行心肌特异基因的原位杂交染色比较,测量结果显示hoxb4a敲降胚胎的心脏环化角度增大（P<0.01）。接着利用转基因鱼系,发现敲降hoxb4a后的胚胎存在鳃弓异常、心内膜畸形的表型。进一步使用qPCR检测hoxb4a沉默后心脏相关基因的表达量变化, 结果显示 hoxb4a敲降后,多数心脏发育关键基因出现显著性下调,而调控心脏腔室分化的关键基因nppa明显上调（P<0.05）。本研究表明斑马鱼hoxb4a沉默会导致心脏结构畸形、环化异常,并且调控了早期心脏发育基因的变化。本研究发现了hoxb4a在斑马鱼早期心脏发育中发挥作用,并通过原位杂交及qPCR结果初步探索了hoxb4a调控心脏腔室的分化及心脏环化过程,深化了人们对心脏发育调控网络的认识。     

绵羊胚胎不同发育阶段及其组织中MicroRNA-483-5p表达分析

[目的]研究MicroRNA(miR)483-5p在中国美利奴羊胚胎不同发育阶段肾脏和脐带组织中的表达变化,以了解其在绵羊胚胎发育中的重要作用.[方法]选择中国美利奴羊胚胎不同发育时期(45、85、115和135 d 4个时期)肾脏和脐带组织为研究材料,采用半定量RT-PCR检测第45d绵羊胚胎不同组织中miR483-5p的表达;同时利用实时荧光定量PCR对miR-483-5p在绵羊胚胎不同发育阶段肾脏和脐带组织的表达变化进行实时检测.[结果]miR-483-5p在所检测的绵羊45 d胚胎各组织中广泛表达,其中以肌肉、心脏和肺脏组织表达丰度最高.实时荧光定量PCR结果显示,不同发育阶段绵羊胚胎肾脏和脐带组织miR -483-5p的表达具有明显的时空选择性.脐带组织miR-483-5p随着胚胎发育其表达量呈逐渐下降的趋势;肾脏组织miR-483-5p则是随着胚胎发育在第85 d其表达量下降到最低,其后在115和135 d其表达量又逐渐上升.不同发育阶段胚胎肾脏、脐带组织miR-483-5p的表达量呈显著性差异(P＜0.05).[结论]miR-483-5p在绵羊胚胎不同发育阶段肾脏或脐带组织中表达明显不同,表明其表达具有选择性;依据miR -483-5p表达的差异性及其涉及的生物学功能,推测miR-483-5p在绵羊脐带和肾脏组织中具有一定的调控作用.研究为进一步了解miR-483-5p在胚胎肾脏和脐带发育中的作用机制提供一定的理论依据.     

miR-7081-5p靶向SOX6对羊驼黑色素细胞色素的调控

[目的]miR-7081-5p在白色和棕色羊驼皮肤中呈差异表达,推测miR-7081-5p可能参与色素生成.[方法]运用生物信息学和双荧光素酶报告实验对miR-7081-5p的靶基因进行预测和验证;通过脂质体转染的方法,运用qRT-PCR和Western blotting检测miR-7081-5p过表达对靶基因和黑色素生成相关基因表达水平的影响;使用碱溶法检测miR-7081-5p过表达对黑色素含量的影响;使用分光光度计检测miR-7081-5p过表达对酪氨酸酶活性的影响.[结果]生物信息学预测SOX6是miR-7081-5p靶基因之一,双荧光素酶报告实验证实SOX6是其靶基因之一.qRT-PCR和Western blotting结果显示:在羊驼黑色素细胞中,过表达miR-7081-5p显著降低了SOX6、MITF、TYR、TYRP1和TYRP2的表达,其中mRNA表达水平分别降低了40.51％、63.63％、59.22％、58.84％和63.80％,蛋白质表达水平分别降低了71.69％、65.23％、63.23％、58.52％和62.95％.黑色素含量检测结果显示:过表达miR-7081-5p显著降低了总黑色素、真黑素和褐黑素的相对含量,分别下降了49.03％,62.4％和63.8％.酪氨酸酶活性检测结果显示:过表达miR-7081-5p,黑色素细胞内酪氨酸酶活性显著降低了63.06％.[结论]miR-7081-5p靶向SOX6抑制了羊驼黑色素细胞的色素生成.     

鸡肌肉发育相关miR-133a-5p分析和关键靶基因筛选

为筛选miR-133a-5p影响鸡肌肉发育的关键靶基因,本研究利用在线数据库预测miR-133a-5p靶基因,并对靶基因进行富集分析和构建蛋白-蛋白相互作用(Protein-protein interaction,PPI)网络,寻找网络图中有意义的模块。通过单因素方差分析,比较分析肌肉和其他组织中的miR-133a-5p表达量;再依据microRNA与靶基因负相关的作用机制,将miR-133a-5p靶基因与肌肉中相对下调基因取交集,筛选关键靶基因。最后,通过RNA22 v2对筛选结果进行评估。结果表明:1)共获得157个靶基因;2)GO富集分析显示,靶基因参与多个生物合成过程的调控和代谢过程;KEGG富集结果包括MAPK信号通路等多种信号通路,也包括肌动蛋白细胞骨架等与肌肉发育直接相关的通路;3)PPI网络图共筛选到4个有意义模块,涉及17个基因;4)miR-133a-5p在肌肉中表达显著上调(相对肺、肝脏和肾脏),与肌肉相对下调基因取交集后,筛选到SOX5(SRY-box 5)、PRTFDC1(Phosphoribosyl transferase domain containing 1)、THRB(Thyroid hormone receptor beta)、THBS2(Thrombospondin 2)和ARRDC3(Arrestin domain containing 3)5个基因;5)在GSE93855的表达谱中,PRTFDC1和THRB在肌肉中表达量最低,而RNA22 v2评估结果显示,仅SOX5和THRB存在P<0.05的结合位点。综上,miR-133a-5p很可能是通过SOX5、PRTFDC1、THRB、THBS2和ARRDC3影响肌肉发育,其中SOX5和THRB尤为重要。本研究为进一步研究鸡miR-133a-5p提供了理论基础和数据支撑。     

牦牛bta-miR-1434-5p和Smad1基因组织表达谱及荧光素酶报告载体构建

为探索牦牛Smad1基因与bta-miR-1434-5p是否存在靶向关系,探究bta-miR-1434-5p分子调控可能机制,利用RT-PCR技术对bta-miR-1434-5p和Smad1 mRNA在牦牛组织中的表达谱进行检测,并构建pmiR-RBREPORTTM双荧光素酶报告载体对牦牛Smad1基因3′端非翻译区(3′UTR)与bta-miR-1434-5p的靶向关系进行研究。结果表明:Smad1基因mRNA在牦牛下丘脑、垂体、心、肝、脾、肺、肾、骨骼肌、淋巴结、卵巢、输卵管、子宫组织中均有广泛表达;bta-miR-1434-5p除在牦牛输卵管中没有表达外,在其他组织均与Smad1基因mRNA共表达;获得牦牛Smad1基因3′UTR序列并成功构建野生型及突变型pmiR-RB-REPORTTM双荧光素酶报告质粒;荧光素酶活性检测发现bta-miR-1434-5p mimics对Smad1野生型质粒报告荧光没有明显的下调作用,由此推测btamiR-1434-5p与牦牛Smad1基因的该段3′UTR之间未发现明显互作。     

细锯脂鲤背鳍和脂鳍的发育观察和转录组比较分析

观察了细锯脂鲤脂鳍和背鳍形态和骨骼发育,在此基础上比较了脂鳍、背鳍原基和背鳍共3个组织的转录组,发现细锯脂鲤背鳍原基28 DAH(Day After Hatch,DAH)出现,30 DAH仔鱼背鳍鳍条已出现分化,35 DAH背鳍鳍条已硬骨化,脂鳍在32 DAH开始出现。背鳍原基、背鳍和脂鳍这3个组织共同表达基因有14 115条,分别占背鳍原基转录组的84.01%、背鳍的83.19%、脂鳍的84.14%,提示脂鳍发育的主要调控机制与背鳍发育较为相似。相同基因表达水平差异方面,相比脂鳍,背鳍原基和背鳍之间的基因表达模式要更为相似。发现有些与鳍发育相关的基因在背鳍和脂鳍转录组中存在差异。这些研究结果为进一步深入了解脂鳍发育奠定了基础。     

MicroRNA-370-5p inhibits pigmentation and cell proliferation by downregulating mitogen-activated protein kinase kinase kinase 8 expression in sheep melanocytes

In mammals, microRNAs (miRNAs) play key roles in multiple biological processes by regulating the expression of target genes.  Studies have found that the levels of miR-370-5p expression differ significantly in the skins of sheep with different hair colors; however, its function remains unclear.  In this study, we investigated the roles of miR-370-5p in sheep melanocytes and found that the overexpression of miR-370-5p significantly inhibited cell proliferation (P<0.01), tyrosinase activity (P=0.001) and significantly reduced (P<0.001) melanin production.  Functional prediction revealed that the 3´-untranslated region (UTR) of MAP3K8 has a putative miR-370-5p binding site, and the interaction between these two molecules was confirmed using luciferase reporter assays.  In situ hybridization assays revealed that MAP3K8 is expressed in the cytoplasm of melanocytes.  The results of quantitative RT-PCR and Western blotting analyses revealed that overexpression of miR-370-5p in melanocytes significantly inhibits (P<0.01) MAP3K8 expression via direct targeting of its 3´ UTR.  Inhibition of MAP3K8 expression by siRNA-MAP3K8 transfection induced a significant inhibition (P<0.01) of melanocyte proliferation and significant reduction (P<0.001) in melanin production, which is consistent with our observations for miR-370-5p.  Target gene rescue experiments indicated that the expression of MAP3K8 in melanocytes co-transfected with miR-370-5p and MAP3K8-cDNA (containing sites for the targeted binding to miR-370-5p) was significantly rescued (P≤0.001), which subsequently promoted significant increases in cell proliferation (P<0.001) and melanin production (P<0.01).  Collectively, these findings indicate that miR-370-5p plays a functional role in inhibiting sheep melanocyte proliferation and melanogenesis by downregulating the expression of MAP3K8.       

MsxC基因在斑马鱼肌间刺和大侧肌发育中的作用

肌间刺存在于有些真骨鱼类的肌间隔中。已有研究表明，作为Hox基因家族成员，MsxC（muscle segment homeobox C）基因的表达模式与唇鱼骨肌间刺形成有一定的相关性。为了进一步探究MsxC基因在肌间刺形成中的作用，本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，建立了斑马鱼MsxC基因纯合突变体（MsxC-/-）。结果表明，与野生型斑马鱼相比，MsxC-/-斑马鱼尾部的髓弓小骨和脉弓小骨平均缩短15%以上，差异极显著，而躯干部的肌间刺长度则无明显差异；MsxC-/-斑马鱼大侧肌肌隔周围白肌细胞分布疏松，且排列混乱，越靠近尾部差异越明显；MsxC-/-突变体红肌面积增大，越靠近尾部，红肌面积增大越明显，尾部红肌面积增大2.22%（p<0.01），而躯干靠前部位面积增大0.97%（p<0.05）。以上结果表明，MsxC基因的缺失既影响了肌间刺的形成，同时也影响了大侧肌的发育。     

miR-99a-5p inhibits target gene FZD5 expression and steroid hormone secretion from goat ovarian granulosa cells

MicroRNA (miRNA) has vital regulatory effects on the proliferation, differentiation and secretion of ovarian granulosa cells, but the role of miR-99a-5p in goat ovarian granulosa cells (GCs) is unclear. Both miR-99a-5p and Frizzled-5 (FZD5) were found to be expressed in GCs in goat ovaries via fluorescence in situ hybridization and immunohistochemistry, respectively, and FZD5 was verified (P<0.001) as a target gene of miR-99a-5p by double luciferase reporter gene experiments. Furthermore, FZD5 mRNA and protein expression were both found to be regulated (P<0.05) by miR-99a-5p in GCs. Moreover, the overexpression of miR-99a-5p or knockdown of FZD5 suppressed (P<0.05) estradiol and progesterone secretion from the GCs, as determined by ELISA. In summary, miR-99a-5p inhibits target gene FZD5 expression and estradiol and progesterone synthesis in GCs. Our study thus provides seminal data and new insights into the regulatory mechanisms of follicular development in the goat and other animals.