利用模式生物斑马鱼研究FBL5基因在心脏发育中的功能

斑马鱼FBL5基因所编码蛋白属于F-box 蛋白，此类蛋白在细胞时相转换、信号转导、发育等各种生理过程中发挥重要的作用，但国际上尚无有关该基因的研究报道。本项目采用斑马鱼为模型，结合细胞模型研究该基因的生物学功能, 深入探讨其分子调控机理。首先利用原位杂交等技术研究了FBL5基因在胚胎发育阶段的时空表达模式，原位杂交研究结果表明FBL5在斑马鱼胚胎早期发育阶段呈现出典型的心脏发育时空表达模式，提示该基因可能与心脏发育有关。其次利用Morpholinos反义寡核酸阻断翻译和mRNA拯救技术，鉴定了FBL5与心脏发育的关系。FBL5 Morpholino注射后斑马鱼胚胎的心脏为畸形，心脏发育环化不完全，呈现线性化心脏。然后结合细胞模型探讨其在脊椎动物心脏细胞中的分子调控途径。本研究重点研究了FBL5基因导致斑马鱼心脏突变表型发生的可能机制。本实验室通过酵母双杂交发现调控心脏发育的Foxp4可能与FBL5发生相互作用，进一步通过CO-IP实验进行分析证明Foxp4可能与FBL5存在相互作用。FBL5基因作为F-box蛋白家族中的一员，有可能参与了泛素-蛋白酶体途径，免疫共沉淀实验分析证明FBL5与Skp1存在相互作用，这说明FBL5影响斑马鱼胚胎心脏发育有可能是通过参与泛素-蛋白酶体途径，影响了细胞内某些蛋白的表达水平来影响心脏表型的发生。荧光素酶报告系统分析实验发现，Nkx2.5的增强子活性会随着细胞中FBL5的表达水平的增强而增强；蛋白水平Nkx2.5的表达量也会随着FBL5的表达增强而增多，说明FBL5能够参与调控心脏发育的关键靶基因Nkx2.5的表达来影响心脏表型的发生。本研究揭示了FBL5基因可能通过Foxp4基因、泛素-蛋白酶体途径及心脏发育的关键靶基因Nkx2.5来调控斑马鱼心脏发育的可能的分子机制，为深入研究FBL5基因调控心脏发育导致斑马鱼心脏表型发生奠定了基础。斑马鱼基因敲除和转基因实验模型的研究还在进行中，该项研究可能为揭示FBL5基因在心脏发育中的作用奠定基础。