果蝇tap基因的功能与调控研究

原神经基因表达对神经发生有着决定性作用。neurogenin（ngn）基因是脊椎动物主要的原神经基因。迄今，对其功能，特别是调控机制的研究亟待深入。tap作为ngn基因唯一的果蝇同源基因，自被发现以来，因缺少关键工具，对其功能和调控的研究一直停滞不前。本项目以果蝇为模式动物，通过免疫组化、Gal4报道基因等手段，确定Tap蛋白的表达模式；通过同源重组，对tap基因进行定位诱变，并根据其突变表型，判断Tap蛋白的功能；通过遗传筛选、基因芯片等手段，寻找与Tap蛋白功能相关的调控因子及Tap蛋白的调控目标；通过免疫共沉淀、pull-down、凝胶迁移实验等手段，探寻tap基因调控与被调控的途径。这是首次对果蝇ngn同源基因进行的系统性研究，它可以为脊椎动物ngn基因的同类研究提供具有参照意义的数据，并将从整体上丰富对原神经基因功能与调控的认识，从而有助于对原神经基因的进化进行探索。

原神经基因表达对神经发生有着决定性作用。neurogenin（ngn）基因是脊椎动物主要的原神经基因之一。迄今，对其功能，特别是调控机制的研究亟待深入。而tap，这个 ngn基因唯一的果蝇同源基因，自被发现以来，因缺少关键工具，对其功能和调控的研究一直停滞不前。本项目对tap基因在果蝇发育中的表达模式、功能及调控进行系统研究，期望产出的数据，能进一步跟ngn基因相关数据互相印证和借鉴，明确同一基因在不同物种发育中功能与调控的异同，并从进化层面加以解释。.我们首先利用基因打靶技术，将tap基因的蛋白编码序列用GAL4蛋白编码序列取代。理论上，此时GAL4蛋白的表达模式就是tap基因本身的表达模式。相应果蝇品系被命名为tapGal4，并利用GAL4系统来控制GFP的表达，从而通过GFP的免疫染色来确定tap基因的表达图谱。此数据显示，在果蝇胚胎期，tap基因广泛地表达在周围神经系统和中枢神经系统。进入幼虫期，tap基因表达在大脑发育和复眼发育过程中。前者主要是视半球和中心体，后者是在复眼R7感光细胞中。这是第一次关于该基因的完整表达模式的数据。严谨起见，我们又通过CRISPR-Cas9技术制备了tapGFP品系，用于tap基因表达图谱的再测定。所得数据将用于与前面所述数据相互印证，保证实验的严谨性。这个工作正进行中。.关于该基因的功能，我们的数据反映出Tap在果蝇神经发育中不具备原神经功能，它通过Wnt信号通路中Dsh蛋白决定着蘑菇体的正常发育和功能（相关论文已投稿DEVELOPMENT，现处于返回小修中，三个月内完成）。对其他器官，比如复眼发育中tap的功能还在进一步探索中。同时，我们通过RNA高通量测序，对果蝇胚胎阶段tap 的下游调控基因、tap发挥作用的信号通路、tap跟其他调控因子的蛋白间作用网络进行了系统分析，产生了一个较完整的关于tap基因功能与调控的数据库（初稿完善中）。下一步将对tap的上游基因进行探索，达到对tap调控机制的完整理解。.总结来看，在tap基因被发现二十多年后，我们的工作使得对该基因的功能和调控研究有了一次显著的进步。产出数据都属原始性发现。这些进展将促进我们的后续研究，以期通过ngn和tap两者功能和调控的系统比对，更多理解基因的进化。