vsx1在调控原肠形态发生运动模式中的功能研究

原肠发生运动是构建胚胎形体模式的关键事件，其运动模式和调控机制是生命科学探索了近百年的重大基础科学问题。近年的研究证明PAPC通过调节胚胎细胞的运动状态在原肠发生运动中起关键作用，斑马鱼中spt直接激活 PAPC在轴旁中胚层的表达，而flh在脊索中胚层直接抑制spt的转录。因此，确定控制flh和spt表达时空模式的上游基因将可能揭示原肠形态发生运动模式细胞自主调控机制。我们的前期研究表明抑制vsx1的功能可导致胚环轴旁中胚层区域flh的广泛表达，阻断原肠形态发生运动。本申请项目拟通过vsx1基因功能敲落和过表达对flh，spt表达的影响分析，VSX1与flh启动子相互作用分析，正常胚胎中vsx1, flh及spt表达时空模式比较分析， 确定vsx1基因是否为直接调控flh和spt表达时空模式的上游基因以及调控分子机制，以深化对原肠形态发生运动模式的细胞自主性调控基因网络和调控机制的认识。

原肠发生运动是构建胚胎形体模式的关键事件，其运动模式和调控机制是生命科学的重大基础科学问题。中胚层背腹不同区域的划分是原肠运动模式形成的结构基础。近年的研究证明PAPC通过调节胚胎细胞的运动状态在原肠发生运动中起关键作用。斑马鱼中spt直接激活 PAPC在轴旁中胚层的表达而调节原肠集中运动，而flh在脊索中胚层直接抑制spt的转录。因此，确定控制flh和spt表达时空模式的上游基因将可能揭示原肠形态发生运动模式调控机制。本项目研究取得了下列研究结果：（1）用基因表达抑制与过表达方法证明了Vsx1在调控脊索中胚层和轴旁中胚层的特化和图式形成，以及胚胎原肠运动模式形成中起关键的作用。（2）通过原位杂交分析证明了Vsx1通过在侧腹中胚层区域控制flh的表达来保护spt, papc基因表达和轴旁中胚层的特化。（3）通过染色质免疫共沉淀分析，凝胶阻滞（EMSA）分析和启动子结合位点分析，进一步证明Vsx1能够结合到flh基因启动子直接抑制flh基因的表达。（4）将Vsx1的N-端用分别Englialed的抑制调控元件和VP16的激活元件置换，证明了Vsx1是一个转录抑制因子。（5）通过vsx1 mRNA 的原位杂交分析和Vsx1蛋白质的原位免疫组织化学分析，证明了vsx1在胚胎发育的囊胚期是在胚胎的腹部表达的基因。（6）用基因表达抑制和过表达技术，原位杂交分析和启动子结合分析，证明了β-Catenin的直接靶基因boz通过直接结合到vsx1启动子上抑制其在胚胎背部区域的表达而保护flh在该处的表达。这些研究结果证明在正常发育过程中vsx1抑制flh在侧、腹中胚层区域的异位表达，保护spt在这些中胚层区域的表达；而在背部的脊索中胚层区域，boz抑制vsx1的表达而保护flh的表达，从而划定侧腹中胚层和脊索中胚层的区域和原肠运动的集中和延伸区域。.此外，我们还在金鱼中确定了vsx1基因在鱼类基因组加倍后分化出了vsx1A1和vsx1A2两个功能上已分化了的不同基因，证明了3’-UTR序列在基因组加倍后的趋异性改变对重复基因的亚功能化和新基因的产生进化过程中有重要作用。.目前已经有一篇相关论文在国际发育与进化的学术刊物《J. Exp. Zool. (Mol. Dev. Evol.)》上发表。另一篇相关研究论文已经投国际发育生物学顶级刊物，已在同行评议过程中。