转录共激活因子RBM14(CoAA)在模式生物斑马鱼神经发育中的作用

Nuclear receptor coactivator RBM14 is involved in the regulation of gene transcription and transcription coupled pre-mRNA splicing. Our previous study showed that RBM14 exerts an important function in the regulation of neural differentiation in cultured stem cells. In order to further understand the role of RBM14 in stem cell differentiation and embryonic development in animal model, we choose a model organism, zebrafish. The spatio-temporal expression pattern of RBM14 in zebrafish will be measured. To observe the change in neural development of zebrafish embryos caused by the abnormal expression of RBM14, we are going to down-regulate and up-regulate the RBM14 expression in zebrafish embryos via microinjection of morpholino against RBM14 or capped RBM14 mRNA. By using the yeast two-hybrid system, GST pull-down, Co-IP and bioinformatics analysis, we intend to find the target proteins which mediate the action of RBM14 in neural development. During asymmetric division of the neural progenitors in spinal cord of zebra fish embryos, the distribution of RBM14 in daughter cells will also be observed. To discuss the role of RBM14 in asymmetric division of stem cell, the change in asymmetric division of neural progenitor in spinal cord induced by the aberrant expression of RBM14 will be measured. The results of this study would do a help to understand the mechanism of stem cell differentiation and embryonic development.

核受体共激活因子RBM14参与调节基因转录及与转录偶联的前mRNA剪切。我们前期的研究结果已从离体细胞水平证实RBM14在干细胞神经定向分化中的重要调控作用。为从整体动物水平全面认识RBM14在干细胞分化和胚胎发育中的作用和地位，本课题拟选用模式生物斑马鱼，检测RBM14在其体内的时空表达模式；并通过显微注射特异性敲低RBM14的Morpholino或加帽RBM14 mRNA以分别下调和上调斑马鱼胚胎内RBM14表达水平，进而观察斑马鱼胚胎神经发育的变化；并借助酵母双杂交系统等方法寻找介导RBM14神经发育调控作用的靶蛋白；我们还将观察斑马鱼胚胎脊髓神经祖细胞非对称分裂过程中，RBM14在子细胞中的分布情况，及RBM14表达水平异常对脊髓神经祖细胞非对称分裂过程及相关调控基因的影响，以探讨RBM14在干细胞非对称分裂过程中的作用。本研究将为了解干细胞分化和胚胎发育机制提供重要的参考资料。

转录共激活因子RBM14参与调节基因转录及与转录偶联的前mRNA剪切。我们前期的研究结果已从离体细胞水平证实RBM14在干细胞神经定向分化中的重要调控作用。本研究利用多种模式生物—斑马鱼和小鼠、从多种研究水平—在体动物、离体器官，探讨了RBM14及其可能的上游成形素信号维甲酸（retinoic acid, RA）在胚胎神经发育和干细胞巢稳态调控中的作用及机制，以及两者之间可能的相互关系。主要研究结果如下：.①在斑马鱼胚胎发育过程中，RBM14在时间上呈现5-9 somites（12 hpf）达峰的脉冲式表达模式，在空间上表现为从12 hpf的全胚分布到Prim-5-Long Pac（24-48 hpf）集中高表达于中枢神经系统的空间表达模式。.②适宜的RBM14表达水平是斑马鱼胚胎神经及其它组织器官正常发育所必需的。通过Morpholino敲低 RBM14表达水平，导致斑马鱼胚胎脑部体积明显缩小、体轴缩短、脊柱弯曲、心包积液等多种形态学异常；干细胞标志基因和神经标志基因的定量定位检测结果都提示RBM14信号水平降低使得斑马鱼神经分化和发育严重受抑，而这一作用可能与中枢神经系统内细胞凋亡发生水平被显著上调密切相关，说明RBM14可保护斑马鱼胚胎中枢神经系统免于发生过度凋亡，而保证其正常分化发育。另一方面，通过外源性mRNA上调RBM14水平并未造成斑马鱼胚胎的畸形发育，反而一定程度促进神经系统的发育，提示对于高于生理水平的RBM14信号，机体可能存在一定代偿调节机制。.③在斑马鱼胚胎发育过程中，RBM14与RA信号沿体轴的空间分布模式呈现互补关系。为研究RBM14可能的上游信号，除使用斑马鱼胚胎外，我们还选用了与神经组织具有相同外胚层发育起源的组织干细胞模型—Sox2-GFP转基因小鼠切牙干细胞巢为研究对象。我们的研究结果显示，RA在斑马鱼胚胎和小鼠切牙干细胞巢中均可抑制RBM14的表达，并强烈诱导凋亡的发生，提示在胚胎发育和干细胞巢稳态调节中，RA可能是RBM14的上游信号，并对RBM14具有负性调节作用。. 本研究的成果为进一步认识胚胎发育和干细胞功能调控的作用机制，深入了解转录因子、转录共激活因子、信号通路分子等多种因素在调节胚胎发育和干细胞巢稳态中的作用及交互关系提供了重要的参考资料。