转录因子Midline对动物器官发育的调控机理研究

The development of organs depends on cell-to-cell communication for the establishment of cell fates and control of organ growth. Several signaling pathways are involved and contributed to the transcription regulation of genes. Hedgehog (Hh)and Wingless (Wg) signaling pathways play a vital role in wing development. However, the upstream regulatory factors and the mechanism by which the signaling pathways are integrated and coordinated remain unclear. Based on our previous results, we speculate that Midline (Mid) represses the expression of Hh and Wg. The aim of this project is to analyze the function of Mid in wing development by in situ hybridization, antibody staining and genetic mosaic analysis. To analyze the interaction with Hh and Wg pathways and the regulatory network of Mid, we will use genetic interaction and coexpression analyses. The research results will contribute to uncover the coordinate mechanism of common regulators between pathways. Meanwhile, it will provide a new theoretical basis for the treatment and clinical research of related diseases.

细胞间通讯在动物器官发育的细胞命运决定和器官生长控制等方面起重要作用。细胞间通讯依赖于一系列信号通路的参与和对下游基因的转录调控。尽管已知Hedgehog(Hh)和Wingless(Wg)信号通路在动物器官发育中起重要作用，但对其上游的调控因子及多种信号通路之间整合和相互协调的机制还知之甚少。基于前期研究结果，我们推测，Midline（Mid）可能激活Hh基因和Wg基因的表达有明显抑制作用。本课题拟采用原位杂交、抗体染色及遗传嵌合体分析等技术，对Mid在翅发育中的功能进行解析；通过基因互作分析和共表达分析研究其与Hh和Wg信号通路的互作，解析调控网络。研究结果将为揭示细胞间通讯关键性调控因子在信号转导网络间的协调机制提供重要数据，也对相关疾病的治疗和临床研究提供新的思路和理路依据。

细胞间通讯在动物器官发育的细胞粘附和器官生长控制等方面起着重要作用。细胞间通讯依赖于一系列信号通路的参与和对下游基因的转录调控。尽管已知Wingless（Wg）和Hedgehog（Hh）信号通路在动物器官发育中起到重要作用，但对其上游的调控因子及多种信号通路之间整合和相互协调的机制还知之甚少。.果蝇成虫翅是由幼虫期的翅原基发育而来。翅原基的生长和形态建成依赖于两个信号中心的形成，由Hh信号控制的前后轴（A/P）和由Wg信号控制的背腹轴（D/V）。因此，果蝇翅是研究器官发育及其基因调控网络的理想模型。本课题关注的转录因子Midline（Mid）为脊椎动物T-box20在果蝇中的同系物。作为T-box家族一个进化保守的转录因子，Mid在细胞命运决定和组织分化方面起到重要的作用，调控一系列的发育过程。本研究发现转录因子Mid在果蝇的翅原基中广泛表达，并且对于果蝇翅的发育起到重要的作用。在翅原基中，Mid功能的缺失或者部分缺失会引起wg表达的激活，导致成虫翅上凸或者下凹的表型，并伴随有翅脉L3与L4间距的增大和异常刚毛的产生。而在翅原基中过度表达Mid会明显抑制wg及其下游基因DE-Cadherin（DE-Cad）和armadillo（arm）的表达，并导致成虫翅小型泡状表型的产生。另外，我们发现在翅原基中Mid表达量的减少能够增强hh获得功能突变体的表型。而且，在翅原基中过度表达Mid会显著抑制hh的表达。综上所述，我们提出Mid通过抑制wg和hh基因来调控果蝇翅的发育。研究结果为揭示细胞间通讯关键性调控因子在信号转导网络间的协调机制提供了重要数据，也对相关疾病的治疗和临床研究提了供新的思路和理路依据。