论文部分内容阅读
卤虫是一种广泛分布于世界各大陆的近海、盐田和盐湖等高盐水域的小型甲壳动物。为适应各种极端的环境胁迫,卤虫进化出了一种极为特殊的生殖模式。在适宜生存的环境条件下,卤虫倾向于进行卵胎生,直接产出无节幼体;而在不适宜的环境条件下,卤虫则更多的采用卵生的生殖方式,产出覆有卵壳的休眠卵。这种休眠胚胎对外界不良环境具有极强的抗性,其发育停滞在原肠胚期,内部仅维持极低的代谢水平,并且核酸及蛋白的合成也几乎完全停止。这样的生存状态能够维持极长的时间。然而,经过一定条件的激活,这种休眠卵能在适宜的条件下迅速的孵化成无节幼体,延续种族。科学家对这一独特的生殖方式开展了很多的研究,但是对于这一过程内部调控的分子机制仍不十分清楚。
本论文主要阐述了cyclin K在卤虫休眠胚胎中存在一种转录后的调控,而这一调控在卤虫休眠胚胎发育过程中起到了重要的作用。Cyclin K是一种转录相关的细胞周期蛋白,它能与细胞周期蛋白依赖激酶(CDK)形成复合物来磷酸化RNA聚合酶Ⅱ并调控其活性,进而在细胞增殖以及个体胚胎发育过程中发挥重要的作用。
本研究首先分析了cyclin K在直接发育成无节幼体的胚胎和休眠胚胎发育过程中的mRNA和蛋白表达状况,并通过体外翻译实验确认了cyclin K在休眠胚胎中存在转录后的修饰。在此基础上,我们又分析了在这一过程中卤虫RNA聚合酶Ⅱ最大亚基(Rpb1)C末端结构域(CTD)重复序列中第2位丝氨酸的磷酸化水平以及cyclin K和磷酸化形式的RNA聚合酶Ⅱ的细胞亚定位,并通过RNAi的手段证明了cyclin K对于RNA聚合酶Ⅱ的调控功能以及cyclin K在卤虫早期胚胎发育过程中的作用。
研究显示,cyclin K的mRNA水平在两种模式的胚胎发育过程中均没有明显的变化。而其蛋白表达量在胚胎进入休眠过程中有明显的减少,而在胚胎打破休眠重新开始孵化的过程中,其蛋白的表达量又有显著的升高。这与Rpb1的 CTD重复序列中第2位丝氨酸的磷酸化水平的变化是一致的。体外翻译实验结果证明,在滞育的休眠卵里,cyclin K的mRNA翻译的模板活性受到了抑制。此外,采用RNAi的手段降低正在发育的胚胎体内cyclin K的表达能够显著降低Rpb1的CTD的重复序列中第2位丝氨酸的磷酸化水平,并且导致了囊胚期胚胎的细胞产生凋亡。进一步的信号通路分析表明,这种凋亡是通过抑制细胞外调节蛋白激酶(ERK)信号通路所介导的。
由此,本研究阐述了cyclin K在休眠胚胎中存在一种转录后的调控,它对休眠胚胎滞育后发育过程中调控RNA聚合酶Ⅱ的活性起到了至关重要的作用。此外,本研究还发现cyclin K在胚胎早期发育中通过ERK信号通路介导细胞存活,拓宽了cyclin K的功能新领域。