boule基因是屈指可數(shù)的高度保守、橫跨后生動物的調(diào)控多個物種精子發(fā)生所不可或缺的基因.在果蠅中,boule基因突變體bol1可導致雄性不育,而boule基因的大片段缺失突變體boule40卻表現(xiàn)了致死表型,提示boule可能在胚胎發(fā)育過程中也起到一定的作用.為了驗證這一假設,首先,本團隊利用RT-PCR檢測了boule基因在不同組織中的表達情況,并構(gòu)建了GFP敲入突變體檢測Boule蛋白在不同組織中的分布,結(jié)果表明boule mRNA及Boule蛋白在發(fā)育過程及成蠅的頭、胸、腹中均存在.其次,構(gòu)建了boule基因完全缺失突變體,發(fā)現(xiàn)在不同發(fā)育階段均有致死發(fā)生.為了探尋這種影響是來自boule基因產(chǎn)生的蛋白還是非編碼RNA或是內(nèi)含子產(chǎn)生的未發(fā)現(xiàn)的基因,本團隊又構(gòu)建了boule基因單堿基缺失的移碼突變體,發(fā)現(xiàn)同樣有致死現(xiàn)象.最后,全身性過表達Boule蛋白也可導致果蠅發(fā)育過程中的逐漸死亡.以上結(jié)果都說明,果蠅體細胞中的Boule蛋白在發(fā)育過程中起重要作用,并需要進行精確調(diào)控.這一睪丸以外的作用目前只在昆蟲中發(fā)現(xiàn). 

【文章來源】：中國科學:生命科學. 2020,50(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

已報道的物種中boule直系同源基因的功能進化關系模式圖.“+”表示必需的,“-”表示不必需的,“?”表示未有研究,功能尚不明確

為了進一步研究Boule蛋白在果蠅發(fā)育中的功能本團隊通過GAL4-UAS系統(tǒng)在果蠅不同類型細胞中過表達Boule蛋白,來研究異常表達Boule蛋白對果蠅發(fā)育的影響.首先,本團隊運用tub-Gal4啟動Boule蛋白的全身性過表達,將tub-Gal4/TM3雌蠅(表1,該TM3上有自發(fā)熒光)與UAS-BolA雄蠅(表1)雜交(具體基因型及雜交策略見圖3),觀察全身過表達Boule蛋白(tubGal4/UAS-BolA,表1)對果蠅發(fā)育的影響.對其各發(fā)育階段存活數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果顯示,tub-Gal4/UAS-BolA(無GFP熒光)的190個胚胎中有62%發(fā)育為幼蟲,有26%發(fā)育到蛹,但未見到孵化出來的成蠅(表2,tub-Gal4/UAS-BolA與w1118相比,P<0.001).這一結(jié)果說明,全身過表達Boule蛋白導致發(fā)育中的果蠅漸進性死亡,且表型比Boule蛋白缺失的果蠅更為嚴重.研究報道,果蠅Boule蛋白通過調(diào)控下游靶標m RNA的翻譯發(fā)揮重要的生理功能,Boule蛋白有兩個重要的RNA結(jié)合功能域RRM1,RRM2[1].將RRM1區(qū)域第75號氨基酸酪氨酸(tyrosine,Y)突變?yōu)楸彼?alanine,A)后會導致Boule蛋白功能的喪失(UAS-BolA.PM2果蠅)[7].有趣的是,全身性過表達突變型Boule蛋白(tub-Gal4/UAS-BolA.PM2,表1)果蠅發(fā)育到成蠅的比例近乎正常(表3),且能產(chǎn)生成熟精子和后代.但如果在分化的精原細胞中過表達Boule蛋白(bam-Gal4/UAS-BolA,表1)則對果蠅發(fā)育無明顯影響(表3),精子發(fā)生也無明顯異常.在生殖細胞表達突變型的Boule蛋白(bam-Gal4/UAS-BolA.PM2,表3)也對果蠅發(fā)育和生殖系統(tǒng)無影響.利用另外一個生殖細胞特異的nanosGal4過表達Boule或Boule突變蛋白也不影響發(fā)育和精子的發(fā)生(未發(fā)表數(shù)據(jù)).以上結(jié)果說明,全身性體細胞過表達Boule蛋白對果蠅發(fā)育是有害的,且這一致死現(xiàn)象可能是由于Boule蛋白異常結(jié)合靶標mRNA發(fā)揮作用的,而生殖細胞過表達Boule無明顯影響.


本文編號：3568282