cyp11a1和cyp11c1在斑马鱼原肠运动和性腺分化中的作用研究
孙永华*1， 张茹1,2，张崎峰1,2， 何牡丹1，叶鼎1
1.中国科学院水生生物研究所，淡水生态与生物技术国家重点实验室，武汉 430072；yhsun@ihb.ac.cn
2. 中国科学院大学，北京 100049
在前期的研究中，我们获得斑马鱼nanog的母源合子突变体（MZnanog）。MZnanog胚胎的细胞骨架和原肠运动出现剧烈障碍，RNASeq表明cyp11a1在MZnanog成熟卵中的表达水平显著下调。有趣的是，过表达cyp11a1或者孕烯醇酮（P5）处理可以有效地拯救MZnanog的细胞骨架缺陷和原肠运动。进一步研究发现，cyp11a1是Nanog在转录水平的直接靶基因。通过CRISPR/Cas9技术构建cyp11a1的突变体，但出乎意料的是MZ cyp11a1并不表现出任何发育的缺陷。进一步研究发现cyp11a2在MZcyp11a1突变中显著上调，从而补偿了cyp11a1遗传缺失的效应。另一方面，我们分离斑马鱼的原始卵巢和原始精巢并进行RNAseq分析，发现cyp11c1是原始性腺分化过程中高度差异表达的基因之一。cyp11c1是脊椎动物肾上腺素和雄性激素合成的关键基因。我们构建了cyp11c1突变体。研究发现cyp11c1突变体中肾上腺增生且精巢间质细胞发育缺陷，雄鱼的第二性征退化，雌性排卵和雄性排精出现障碍。我们进一步对cyp11c1突变体早期性腺的分化进程进行详细对比分析，发现和正常精巢分化过程相比，突变体精巢分化中卵原细胞的凋亡过程明显延长，精巢发育滞后，但这并不影响后续精巢和卵巢的分化以及雌雄配子的成熟。结果表明，cyp11a1介导了Nanog在早期胚胎中调控细胞骨架和原肠运动的功能；cyp11c1则调控精巢分化过程中卵原细胞的凋亡，以及雄性性腺成熟过程中间质细胞的发育。
关键词：cyp11a1，cyp11c1，基因编辑，遗传补偿，性腺分化
孙永华*1， 张茹1,2，张崎峰1,2， 何牡丹1，叶鼎1
1.中国科学院水生生物研究所，淡水生态与生物技术国家重点实验室，武汉 430072；yhsun@ihb.ac.cn
2. 中国科学院大学，北京 100049
在前期的研究中，我们获得斑马鱼nanog的母源合子突变体（MZnanog）。MZnanog胚胎的细胞骨架和原肠运动出现剧烈障碍，RNASeq表明cyp11a1在MZnanog成熟卵中的表达水平显著下调。有趣的是，过表达cyp11a1或者孕烯醇酮（P5）处理可以有效地拯救MZnanog的细胞骨架缺陷和原肠运动。进一步研究发现，cyp11a1是Nanog在转录水平的直接靶基因。通过CRISPR/Cas9技术构建cyp11a1的突变体，但出乎意料的是MZ cyp11a1并不表现出任何发育的缺陷。进一步研究发现cyp11a2在MZcyp11a1突变中显著上调，从而补偿了cyp11a1遗传缺失的效应。另一方面，我们分离斑马鱼的原始卵巢和原始精巢并进行RNAseq分析，发现cyp11c1是原始性腺分化过程中高度差异表达的基因之一。cyp11c1是脊椎动物肾上腺素和雄性激素合成的关键基因。我们构建了cyp11c1突变体。研究发现cyp11c1突变体中肾上腺增生且精巢间质细胞发育缺陷，雄鱼的第二性征退化，雌性排卵和雄性排精出现障碍。我们进一步对cyp11c1突变体早期性腺的分化进程进行详细对比分析，发现和正常精巢分化过程相比，突变体精巢分化中卵原细胞的凋亡过程明显延长，精巢发育滞后，但这并不影响后续精巢和卵巢的分化以及雌雄配子的成熟。结果表明，cyp11a1介导了Nanog在早期胚胎中调控细胞骨架和原肠运动的功能；cyp11c1则调控精巢分化过程中卵原细胞的凋亡，以及雄性性腺成熟过程中间质细胞的发育。
关键词：cyp11a1，cyp11c1，基因编辑，遗传补偿，性腺分化