转录因子在斑马鱼低温适应过程中的作用研究

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温度是决定鱼类生命活动的关键生态因子,越来越多的研究正着手于了解鱼类低温适应的机制。然而,鱼类是如何适应低温以及低温特异的转录调节过程仍有许多未知的地方。在iPS细胞研究的启发下,我们选择以鉴定和研究抗寒相关转录因子作为鱼类转基因抗寒育种和深入揭示鱼类抗寒机理的突破口。  本研究筛选了22个在鱼上可能与低温相关的转录因子。通过向作者索取和自己进行RT-PCR扩增,我们获得了这些转录因子的全长cDNA,并将其分别构建到pRC/CMV2过表达载体中,通过显微注射方法将不同转录因子的过表达载体导入斑马鱼单细胞期胚胎,用增强型的绿色荧光蛋白(EGFP)的过表达载体pRC/CMV2-EGFP作对照,将显微注射后的胚胎在正常温度条件下发育12h后置于16℃培养,以胚胎出膜率和成活率作为抗寒能力的指标。结果表明btf3、gtf2b、cebpd、 usf11、creb、c-myb、stat3以及foxo(l)b等8个转录因子单独过表达以及共表达都能提高16℃培养条件下斑马鱼胚胎的出膜率和成活率,其中Btf3、Cebpd和Gtf2b等3个转录因子的作用最突出,多次重复实验都表现出了增强斑马鱼胚胎抗寒能力的作用。因此我们选择这3个转录因子作为目的基因研制转基因鱼。  为了避免转录因子持续过表达对斑马鱼的发育和生长造成潜在的影响,本研究引入了tet-on双向诱导表达系统来控制基因的表达,该系统被证明能很好的在斑马鱼的早期胚胎、鱼苗以及成鱼上工作。同时,为了提高转基因的效率,我们引入了SB(Sleeping beauty)转座子系统。阳性检测结果显示,btf3、cebpd和gtf2b三个转基因鱼品系的F0代阳性率分别为35.06%、33.93%以及34.62%。转基因子代通过F0阳性鱼与野生型斑马鱼杂交获得。  本研究获得了一个转btf3基因的斑马鱼品系Tg(TRE∶ EGFP-btf3/HA),该品系是从一个F0代阳性亲本连续三代分离得到的。我们对Tg(TRE∶EGFP-btf3/HA)转基因鱼转植基因的整合位置、胚胎发育的表型、遗传子代的基因型,整合区域内源基因的表达以及转基因功能元件的完整性进行了——分析。结果表明,Tg(TRE∶ EGFP-btf3/HA)转基因斑马鱼可稳定遗传且转基因功能元件能够很好的发挥作用。通过多代筛选和繁殖,我们获得了大量转btf3/HA基因的纯合鱼。同时,我们实验室成功研制了泛表达rtTA蛋白的纯系Tg(CMV∶rtTA-M2)转基因斑马鱼。通过纯系的Tg(CMV∶ rtTA-M2)和Tg(TRE∶EGFP-btf3/HA)杂交,我们可以得到含有两个转基因功能元件的杂合品系鱼。该杂合系在没有强力霉素的情况下,不能检测到标记蛋白EGFP和btf2/HA的表达;而10μ g/mL浓度的强力霉素则能够诱导这两个蛋白的高效表达。深入研究表明,过表达btf3蛋白能够显著提高杂合系鱼苗和成鱼的耐低温能力。  总之,我们鉴定了三个在提高斑马鱼低温抗寒能力方面具有重要功能的转录因子。同时,我们建立的转btf3基因斑马鱼品系可以作为模型用于深入研究鱼类低温适应机制。
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