斑马鱼精巢特异表达基因lrp2bp对雄激素11-KT合成及分泌的调控机制研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801034
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Until now the underlying mechanism of 11-KT synthesis and secretion in fish remains largely unknown. In previous studies, we cloned a gene specifically expressed in the zebrafish testis, lrp2bp. In situ hybridization and immunohistochemistry experiments showed that lrp2bp is specifically expressed in Leydig cells. In lrp2bp mutants, the serum 11-KT content was significantly decreased. This project intends to fully investigate the expression characteristics and subcellular localization of lrp2bp protein during zebrafish development to speculate the possible function and mechanism of lrp2bp during development. By analyzing the phenotypes of lrp2bp-/- mutants, transcriptome sequencing and quantitative PCR validation, the lrp2bp downstream genes were screened out, combined with a dual luciferase reporter system and co-immunoprecipitation technology to resolve zebrafish lrp2bp in 11-KT. The position in the synthetic and secretory signaling pathways ultimately reveals the biological function of lrp2bp in gonad development in zebrafish. This study will further deepen our understanding of the molecular mechanism of 11-KT synthesis and secretion in fish. To reveal the gene regulatory networks related to the synthesis and secretion of zebrafish 11-KT and its mechanism of action will laid the theoretical foundation for the artificial breeding and variety improvement of cultured fish.
目前关于鱼类雄激素合成及分泌的调控机制仍有待完善。我们前期在斑马鱼中克隆到精巢组织特异表达基因lrp2bp,经原位杂交和免疫组化实验显示lrp2bp特异性地表达于精巢间质细胞。敲除lrp2bp后,血清中雄激素11-KT的含量显著降低。本项目拟通过完善lrp2bp基因在斑马鱼个体发育过程中的表达特征和亚细胞定位,以推测lrp2bp在发育过程中可能的功能及作用机制;通过分析lrp2bp-/-突变体的表型、转录组测序和荧光定量PCR验证,筛选出lrp2bp下游基因,同时结合双荧光素酶报告系统和免疫共沉淀技术解析斑马鱼lrp2bp在11-KT合成及分泌信号通路中的地位,最终揭示lrp2bp在斑马鱼性腺发育中的生物学功能。本研究将进一步加深人们对鱼类11-KT合成及分泌分子机制的认识,揭示斑马鱼11-KT合成及分泌相关的基因调控网络及其作用机理,为养殖鱼类的人工繁育和品种改良奠定理论基础。

结项摘要

性腺发育是物种繁殖的基础,性激素调控性别分化和配子发生,同时在刺激个体第二性征发育和性行为发生等方面也发挥着重要作用。目前,性激素合成及分泌调控研究取得了一定的进展,但是全面透彻地理解性激素合成及分泌的分子机制,亟需在更多物种中探索和发现是否还存在其他关键基因调控性激素的合成及分泌。在本研究中,我们以模式生物斑马鱼为研究对象,鉴定和挖掘了精巢特异表达基因低密度脂蛋白受体相关蛋白2结合蛋白(lrp2bp),基于CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了lrp2bp敲除的突变纯合体。通过半定量RT-PCR、原位杂交和免疫荧光等实验手段确定了该基因的表达图式,同时针对lrp2bp-/-突变体,采用转录组测序及常规繁殖生物学等实验手段探究了该基因在性腺发育方面的功能。结果表明,在表达方面,lrp2bp最早表达于受精后5天的幼鱼的性腺位置,在早期胚胎发育过程中不表达,且能够与已知的精巢间质细胞的标记基因insl3共定位,表达于成体精巢的间质细胞。在功能方面,lrp2bp敲除后,斑马鱼胸鳍上的繁殖结节结构排列紊乱,出现明显的形态异常及退化现象,但精巢的外观形态和内部组织细胞结构没有受到影响。和野生型雄性斑马鱼个体相比,lrp2bp-/-突变体的雄激素11-KT含量显著下降、精子活力异常且受精率显著降低。精巢转录组测序结果表明,lrp2bp敲除后,差异表达基因显著富集在细胞凋亡和程序性死亡等相关信号通路中,TUNEL实验结果表明大量凋亡荧光信号出现在精巢间质细胞中。同时,生化分析结果表明lrp2bp敲除后精巢组织Caspase 8和Caspase 9的活性都升高。此外,lrp2bp敲除后,性腺标记基因amh、cyp17a1a、cyp19a1a、hsd17b1、insl3及star等的表达受到了显著影响。综上所述,我们推测lrp2bp敲除后出现的雄激素11-KT减少是由于精巢间质细胞的过度凋亡引起的,而精巢间质细胞的过度凋亡与lrp2bp敲除后insl3的表达下降有关。本研究揭示了lrp2bp在斑马鱼精巢发育和分化过程中的作用,挖掘了lrp2bp在斑马鱼11-KT合成及分泌相关的基因调控网络及其作用机理,研究结果可为养殖鱼类的生殖研究提供参考,为培育高产优质养殖鱼类新品种奠定理论和技术基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bixafen exposure induces developmental toxicity in zebrafish (Danio rerio) embryos
  • DOI:
    10.1016/j.envres.2020.109923
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL RESEARCH
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Li, Wenhua;Yuan, Mingrui;Liu, Xuan
  • 通讯作者:
    Liu, Xuan
共 1 条
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    李文华
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  • 作者:
    LI Wenhua;郑力;CAO Hui;丰志华;曹晖;LIU Dacheng;刘大成;李文华;FENG Zhihua;ZHENG Li
  • 通讯作者:
    ZHENG Li
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    湖南中医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李文华;曾娟妮
  • 通讯作者:
    曾娟妮
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