斑马鱼母源因子在胚胎发育中的作用精选.pdfVIP

中国科学: 生命科学 2014 年 第44 卷 第10 期: 954 ~ 964 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 评 述 中国知名大学及研究院所专栏 清华大学专辑 斑马鱼母源因子在胚胎发育中的作用 * 胥鹏飞 , 孟安明 清华大学生命科学学院, 生物膜与膜生物工程国家重点实验室, 清华大学-北京大学生命科学联合中心, 北京 100084 * 联系人, E-mail: xupf08@ 收稿日期: 2014-08-27; 接受日期: 2014-09-12 科技部“发育与生殖重大研究计划” (批准号: 2011CB943800)和国家自然科学基金(批准号:资助项目 doi: 10.1360/052014-137 摘要 动物受精时, 精子主要是将雄原核释放到卵子中, 形成的合子中雌、雄原核融合为合子 关键词 核, 但受精卵基因组在前几次有丝分裂过程中不转录, 合理的逻辑性推测是其早期发育完全依赖 斑马鱼 母源因子 于卵质中储存的RNA 和蛋白质, 即母源因子. 上世纪80 年代对无脊椎动物的正向遗传研究发现, 卵子 母源因子在卵子和胚胎极性的决定、早期胚胎的图式形成等方面发挥了决定性作用. 过去 10 多 合子 年来, 通过对斑马鱼和小鼠突变体的研究, 也证明母源因子在脊椎动物胚胎早期发育中起着重要 胚胎 作用. 本文主要综述斑马鱼母源因子在卵母细胞的极性、卵子的激活、早期细胞分裂、母源mRNA 的清除、合子基因转录激活以及胚层的形成和分化、体轴的建立等方面的作用, 相关知识对于研 究人类生育障碍和先天性疾病的发生机制和诊治有借鉴意义. 动物个体开始于来自父本的一个精子与母本的 表达的基因, 在合子阶段也转录, 属于母源合子基 一个卵子受精所生成的合子, 精子主要是提供一套 因. 染色体, 而卵子不仅提供一套染色体、还提供其他重 对母源基因重要性的认识, 主要来源于模式动 要物质. 与一般体细胞相比, 卵子的体积大数十倍、 物上的研究成果. 20 世纪70 年代末、80 年代初, 科 甚至数百倍, 储存的线粒体、RNA 聚合酶、DNA 聚 学家在果蝇上通过大规模化学诱变筛选突变体和定 合酶、tRNA, mRNA 等多很多. 动物受精后的卵并不 位克隆突变基因, 发现果蝇卵子和胚胎的极性都是 立即开始合子基因组的转录, 而是要等到完成一次 由母源基因表达产物所控制, 从而充分地认识到母 (小鼠)到十几次(果蝇、斑马鱼、爪蛙)有丝分裂后才 源基因对于胚胎发育的重要性[1~7] . Nusslei-Volhard 开始转录, 因此在合子基因组开始转录前的那段时 和 Wieschaus 1995 年因这方面的研究成果获得了诺 间, 胚胎的发育完全依赖于卵子提供的物质. 通常, 贝尔奖. 2000 年首次在小鼠上报道了两个胚胎致死性 将在卵子中储存了表达产物如蛋白质或RNA 的基因 母源基因突变体, 即 HSF1 [ 6 ] 和 Mater ( 后来称为 称为母源基因(maternal gene), 其产物称为母源因子; Nlrp5)[8]基因. 目前已报道具有母源突变效应的小鼠 而只在受精后才开始转录的基因称为