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论文所涉工作分为两部分,交叉点在于都以果蝇这一真核生物模型为对象进行在体研究,以及运用了相同或者相似的实验手段和方法,譬如遗传重组技术、激光共聚焦显微成像技术等等。第一部分是对果蝇染色质装配因子chromatinassembly factor1(CAF-1)的功能研究。CAF-1是一个真核生物中高度保守的复合物,是参与染色质装配的组蛋白分子伴侣之一。它能够与DNA复制机器相结合,将组蛋白H3和H4携带到新合成的DNA上。CAF-1在果蝇体内存在的三个亚基分别为p180,p105和p55。我们运用P因子跳出技术制造dCAF-1-p180突变的果蝇,鉴定出两个全突变和一个弱突变。dCAF-1-p180全突变为半合子致死,并且这些突变可以被外源启动子引导表达的dCAF-1-p180挽救,也可以被人源的同源物hCAF-1-p150部分挽救到成蝇。另一方面,我们进行了体内异位表达dCAF-1-p180的研究。我们发现全身异位表达dCAF-1-p180有剂量效应,而在眼睛中特定表达可以导致小眼表型,并且这一表型可以通过表达一种细胞凋亡抑制因子p35部分挽救,表明细胞凋亡是很可能的原因。以上的这些结果证实dCAF-1-p180对果蝇发育是必需的。我们利用这一挽救模型,筛选出了一些与dCAF-1-p180遗传上有相互作用的蛋白。同时,我们构建了融合表达dCAF-1-p180-DsRed的转基因果蝇,发现在ac-GAL4诱导下可以将dCAF-1-p180全突变挽救到成体果蝇。利用这一转基因品系作为工具果蝇,我们可以观察dCAF-1-p180与其它蛋白在细胞内的共定位情况,譬如我们发现dCAF-1-p180与组蛋白H3具有的部分的共定位。
第二部分是对早期果蝇胚胎的基因时空表达的调节与位置信息精确性的控制的研究,主要是对转录因子Bicoid(Bcd)及其靶因子Hunchback(Hb)的系统生物学研究。Bcd是最早被研究并有效阐述的果蝇胚胎期的成形素。它是一种母体表达的转录因子,在胚胎前端往后形成浓度梯度。Bcd在合胞体时期激活很多基因的转录,譬如裂隙基因Hb。其中Hb对胚胎体节分化有极其重要的作用,特别是胸节的发育。这部分工作就是研究Hb在胚胎前后轴上表达的精确性及其调控机制。研究中我们发现Bcd浓度在野生型果蝇群体中有一定的噪音,而噪音的一个重要来源是胚胎大小的差异。这种差异被一种“比例机制”消除,即Bcd浓度在不同胚胎种对应比例的地方是相对精确的,而在不同胚胎对应长度的地方是较为粗略的。进一步研究发现仅这一机制还不足以解释Hb的精确性,而Bcd的转录激活活性与它的浓度梯度的斜率有相关性,可以有效地解释精确的Hb表达边界,揭示出转录因子的一种自我调节的机制。同时,我们通过数学模型模拟胚胎早期发育模式和各种因子的梯度分布并验证了体内实验的发现。