垂体-肝脏轴起源探索：文昌鱼生长激素受体（GHR）样基因克隆、表达及其配体分离、鉴定和功能分析

脑垂体-肝脏轴即GH（生长激素）/IGF（胰岛素样生长因子）信号通路存在于包括七鳃鳗在内的所有脊椎动物中，其系统演化起源迄今尚不清楚。我们已从占据由无脊椎动物过渡到脊椎动物关键节点位置的文昌鱼中克隆到类IGF基因，其表达和功能都与脊椎动物IGF相似，并证明文昌鱼肝盲囊中存在类GHR分子。但是，文昌鱼GHR基因及其配体蛋白GH还有待发现。由于我们根据脊椎动物GHR序列设计引物进行类GHR基因克隆并不成功，因此，本项目拟（1）采用免疫共沉淀和蛋白质质谱分析等方法对文昌鱼中可以和GHR抗体相互作用的蛋白进行鉴定；（2）开展文昌鱼类GHR蛋白基因的克隆、结构和系统演化分析、表达与功能验证研究；（3）采用pull down技术把与重组表达的文昌鱼类GHR蛋白相互作用的配体蛋白进行分离并予以鉴定,由此阐明文昌鱼是否存在类似脊椎动物样GH/IGF信号通路，进而描绘出脊椎动物脑垂体-肝脏轴起源与演化图景。

脑垂体-肝脏轴（即GH/IGF信号通路）存在于包括七鳃鳗在内的所有脊椎动物中。但是，其起源尚不清楚。文昌鱼属于原始脊索动物，和包括七鳃鳗在内的脊椎动物亲缘关系最接近，因此是探索脑垂体-肝脏轴起源的珍贵模式动物。大量研究表明文昌鱼中存在类似脊椎动物脑垂体样的组织哈氏窝以及类似脊椎动物肝脏样的组织肝盲囊。但是，迄今为止，尚没有从文昌鱼中发现在脊椎动物脑垂体-肝脏轴中起关键作用的分子GH和GHR。我们从青岛文昌鱼中克隆并得到一个类生长激素基因，对其进行了生物信息学分析。利用Real-time PCR研究该基因的组织表达模式，结果表明其在哈氏窝中有较高的表达量。对其生理功能进行研究，结果表明重组表达的文昌鱼类生长激素能够与鱼类的生长激素受体结合，并能够促进IGF表达与机体生长，矫正tbx-5基因缺陷胚胎的畸形发育。这与脊椎动物生长激素的功能基本一致。同时我们还在青岛文昌鱼中发现了类生长激素受体基因，它具有与脊椎动物生长激素受体相似的组织表达模式，并且重组表达的类生长激素受体能够与生长激素相结合并抑制生长激素对IGF的表达促进。上述结果表明头索动物文昌鱼已经具有脊椎动物生长激素/生长激素受体调节系统的雏形，为后续的垂体-肝脏调节轴的形成奠定了基础。