Bmal1a在斑马鱼生物钟调节中的作用

Bmal1a在斑马鱼生物钟调节中的作用

论文摘要

Bmal1作为生物钟环路中的正向因子,可与Clock形成异二聚体,通过绑定per和cry的启动子区域的E-box启动转录。果蝇(Drosophila melanogaster)中cycle基因与bmall基因同源,小鼠(Mus musculus)只有一个Bmall基因,但在斑马鱼(Danio rerio)中有两个bmall基因,分别是bmalla,bmallb。研究发现,在小鼠和果蝇中,敲除Bmall/cycle.其行为节律丧失。本实验室已经对斑马鱼Bmallb的生物钟功能进行了初步分析,结果发现,斑马鱼Bmallb与果蝇CYCLE和小鼠BMAL1存在差异。而斑马鱼Bmal1a的生物钟功能尚不清楚。qRT-PCR实验发现斑马鱼bmal1a的mRNA呈现明显的昼夜节律,通过分析bmal1a基因的启动子,发现两个RORE元件,双荧光素酶报告实验和ChIP实验分别从体外和体内证实生物钟可以通过结合RORE元件直接调节bmal1a基因的表达。为了研究Bmal1a对生物钟的影响,我们利用bmal1a-/-以及bmal1a-/-;bmal1b-/-进行行为实验以及荧光定量实验。行为实验结果显示与WT相比,bmal1a-/-和bmal1a-/-:bmal1b-/-在DD(恒暗)和LL(恒亮)条件下周期延长,相位后移;LD(正常光暗)条件下,bmal1a-/-,.bmal1b-/-活动量明显下降。qRT-PCR结果显示,DD条件下,主要核心钟基因bmal1a在bmal1a-/-中表达上调,而bmal1b,perla,per3和crylbb在bmal1a-/-中表达下调。LD条件下,主要核心钟基因bmal1a,bmalb,bmal2,per1a,per3,cry1bb 在 bmal1a-/-表达明显下调;在bmal1a-/-,.bmal1b-/-中,主要核心钟基因bmal1a,bma12在DD条件下表达明显上调,bmal1b,per1a,per3,cry1bb在DD条件下表达明显下调,在LD条件下,核心钟基因bmal1a,per1a表达上调,bmal1b,bma12,per3,cry1bb表达下调。为了进一步研究Bmal1a对生物钟的影响,我们构建了bmal1a过表达转基因鱼系Tg(hsp70l:bmal1a;CG2)。行为实验结果证明热激过表达bmal1a,斑马鱼的活动量明显增加,行为节律发生改变。qRT-PCR结果显示,主要钟基因bmal1a,bmal2,perla.per3,cry1bb等在bmal1a过表达转基因鱼系中表达发生明显变化。另外,我们还构建了松果体特异性敲除bmal1a的转基因鱼系Tg(U6x:sgRNA(bm alla):LC);Tg(exorh..Cas9:CG2)和松果体特异性过表达bmalla转基因鱼系Tg(exorh:bmal1a;CG2),这将有助于以后更准确地研究Bmal1a在松果体中的功能。综上所述,我们发现bmal1a在斑马鱼生物钟调节中起着重要作用。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  •   1.1 生物钟
  •     1.1.1 生物钟简介
  •     1.1.2 生物钟分子机制
  •   1.2 斑马鱼生物钟
  •     1.2.1 模式生物斑马鱼的优势
  •     1.2.2 斑马鱼生物钟基因
  •   1.3 生物钟基因bmall
  •   1.4 CRISPR Cas9技术
  •   1.5 Gateway技术
  •   1.6 组织特异性敲除(Tissue specific knock-out)
  •   1.7 立题依据与研究意义
  • 第二章 材料与方法
  •   2.1 实验材料
  •   2.2 实验仪器
  •   2.3 实验试剂
  •   2.4 常用试剂配制
  •     2.4.1 核酸电泳相关缓冲液
  •     2.4.2 配制抗生素溶液
  •     2.4.3 配制LB培养基
  •     2.4.4 原位杂交相关试剂
  •   2.5 引物序列
  •   2.6 实验方法
  •     2.6.1 斑马鱼交配及胚胎的收集
  •     2.6.2 斑马鱼胚胎及成鱼大脑总RNA的提取
  •     2.6.3 mRNA逆转录为cDNA
  •     2.6.4 荧光定量PCR
  •     2.6.5 原位杂交实验
  •     2.6.6 克隆目的片段及构建质粒
  •     2.6.7 转化
  •     2.6.8 提取质粒
  •     2.6.9 PCR诱导点突变载体的构建
  •     2.6.10 细胞培养
  •     2.6.11 细胞核定位实验
  •     2.6.12 细胞转染及荧光素酶表达水平的检测
  •     2.6.13 ChIP实验
  •     2.6.14 斑马鱼DNA的提取
  •       2.6.14.1 粗提斑马鱼DNA
  •       2.6.14.2 精提斑马鱼DNA
  •     2.6.15 显微注射
  •     2.6.16 斑马鱼幼鱼行为实验
  •     2.6.17 CRISPR-Cas9构建全身敲除bmal1a及松果体特异性敲除bmal1a鱼系
  •       2.6.17.1 设计CRISPR-Cas9靶点
  •       2.6.17.2 合成CRISPR-Cas9 gRNA
  •       2.6.17.3 检测CRISPR-Cas9靶位点活性
  •       2.6.17.4 合成组织特异性敲除鱼系中全身表达的sgRNA
  •     2.6.18 合成Capped mRNA
  •     2.6.19 深度测序样品收集
  •     2.6.20 数据统计分析方法描述
  • 第三章 结果与分析
  •   3.1 斑马鱼bmal1a基因受生物钟调控
  •   3.2 bmal1a影响斑马鱼生物钟
  •     3.2.1 bmal1a是核转录因子
  •     3.2.2 斑马鱼bmal1a-/-和bmal1a-/-;bmal1b-/- 行为节律变化
  •       3.2.2.1 恒暗(DD)条件下斑马鱼bmal1a-/-和bmal1a-/-;bmal1b-/-行为节律变化
  •       3.2.2.2 恒亮(LL)条件下斑马鱼bmal1a-/-和bmal1a-/-;bmal1b-/-行为节律变化
  •       3.2.2.3 正常光暗(LD)条件下斑马鱼bmal1a-/-和bmal1a-/-;bmal1b-/-行为节律变化
  •     3.2.3 bmal1a-/-和bmal1a-/-;bmal1b-/-体内斑马鱼核心钟基因的变化
  •     3.2.4 全身敲除bmal1a纯合突变体成鱼脑深度测序结果分析
  •     3.2.5 全身敲除的bmal1a的成鱼脑中主要钟基因的变化
  •     3.2.6 bmal1a过表达转基因鱼的构建
  •     3.2.7 过表达bmal1a基因对斑马鱼行为节律的影响
  •     3.2.8 过表达bmal1a基因对斑马鱼核心生物钟基因表达的影响
  •     3.2.9 松果体特异性敲除bmal1a转基因鱼系的构建
  •     3.2.10 松果体特异性过表达bmal1a基因转基因鱼系的构建
  • 第四章 结论
  •   4.1 斑马鱼bmal1a基因的表达受到生物钟的调控
  •   4.2 斑马鱼bmal1a是核转录因子
  •   4.3 斑马鱼bmal1a影响其行为节律
  •   4.4 斑马鱼bmal1a影响其核心生物钟基因的表达
  •   4.5 bmal1a转基因鱼系的构建
  •   4.6 bmal1a-/-成鱼脑的转录组分析
  • 第五章 讨论与展望
  •   5.1 讨论
  •     5.1.1 斑马鱼bmal1a基因与鼠Bmal1基因和果蝇cycle基因节律表达的比较
  •     5.1.2 斑马鱼bmal1a基因与小鼠Bmal1基因和果蝇cycle基因对行为的影响
  •     5.1.3 斑马鱼bmal1a基因与小鼠Bmal1基因和果蝇cycle基因对基因表达的影响
  •   5.2 展望
  •     5.2.1 斑马鱼bmal1a基因启动子区域的RORE元件如何调控生物钟
  •     5.2.2 斑马鱼bmal1a基因与bmal1b基因之间的关系
  •     5.2.3 斑马鱼bmal1a基因、bmal1b基因以及bmal2基因如何协调影响生物钟
  •     5.2.4 斑马鱼bmal1a在其他信号通路中的作用
  • 第六章 硕士研究生期间其他工作
  •   6.1 斑马鱼oxt突变体的构建
  •   6.2 斑马鱼oxtr突变体的构建
  •   6.3 bmal1b热激全身过表达质粒的构建
  •   6.4 bmnal1b松果体过表达质粒的构建
  • 参考文献
  • 硕士研究生期间已发表的论文
  • 硕士研究生期间参加的国内外学术会议
  • 硕士研究生期间所获奖励
  • 资助项目
  • 缩写词
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 陈呈燕

    导师: 王晗

    关键词: 生物钟,斑马鱼,行为实验

    来源: 苏州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学,生物学

    单位: 苏州大学

    基金: 面上项目,31871 187,生物钟蛋白Period3在睡眠中的调节机制,面上项目,31871186,Groucho1和2在斑马鱼生物钟的作用机制研究,国家自然科学基金青年项目,81701347,雌激素影响注意缺陷多动障碍的机制研究,江苏省自然科学基金青年项目,BK20170351,注意缺陷多动障碍(ADHD)斑马鱼疾病模型per1b无效突变体的药物筛选

    分类号: Q953

    DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.002965

    总页数: 94

    文件大小: 7367K

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