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在脊椎动物胚胎发育过程中,心脏是最早形成并行使功能的器官。其他器官的形成及行使正确的功能,是以心脏对其充足供血为基础的。在哺乳动物中心脏的发育是一个复杂的过程,这依赖于对心源性祖细胞的时空性调控,来源于胚胎的中胚层的心源性细胞经历分化迁移等过程形成线性的心脏小管(heart tube),接着发生右向性的扭转而形成原初的心房和心室,进而发育成四腔室的成熟心脏。在心脏发育过程中遗传性的缺陷或环境的异常影响均可能导致先天性心脏疾病(CHD,Congenital heart disease),严重的还可能出现胚胎期死亡。先天性心脏疾病是所有先天畸形中最常见的一种,新生儿中发病率约为千分之六到八,常见的先天性心脏疾病包括室间隔缺陷症(VSD,ventricular septal defect),圆锥动脉干畸形(CTD,conotruncal defect),法洛四联症(TOF,Tetralogy ofFallot),房间隔缺陷症(ASD,atrial septal defect)等。研究心脏发育中的信号通路及相关重要基因的相互作用与调控机制,对于心肌细胞再生研究及心脏相关疾病的早期诊断、预警、治疗以及新药物靶点开发具有重要意义。心脏形成的整个过程从受精卵开始就是在众多因素的影响,参与和调控下进行的极其复杂的过程。发育成熟的有正常功能的心脏主要具有几个方面的特征,心肌离子通道(Cav1.2,SCN5a,Serca2,NCX-1等),心肌结构蛋白(a-MHC,MLC2,cTnT等),心肌传导系统蛋白(Connexin40,Connexin43,Connexin45等)和心肌转录因子(Nkx2.5,GATA transcription factor,MEF2 transcription factor,serum response transcription factor等)的表达和行使正常功能。其中L型钙离子通道Cav1.2在心脏发育过程中具有非常重要的作用。L型钙离子通道Cav1.2是心室肌细胞中最主要的钙通道,在心脏发育期其表达逐步升高,在C57BL6小鼠中敲除该基因后,小鼠于14.5天胚胎致死。有文献报道在斑马鱼中,Cav1.2的突变将导致斑马鱼心脏发育异常,出现心室肌细胞发育缺陷及心室停跳的表型。目前Cav1.2的表达在心脏发育过程中是如何被调控的尚不清楚。 本文旨在研究Cav1.2在心脏发育期表达逐步升高的上游调控机制,通过运用比较基因组学的方法找出CAv1.2基因启动子区跨物种保守的调控区域,进而找出调控其表达的转录因子并进行验证。通过分析筛选发现NFAT5可以结合在Cav1.2的启动子区并参与转录调控。在斑马鱼体内的实验也验证了这一调控机制,发现敲低NFAT5的表达将导致与Cav1.2突变的斑马鱼类似的心室停跳表型;并且Cav1.2可以rescue这一缺陷表型。这一机制的发现有助于进一步了解心脏发育和先心病中的信号通路及分子机制。