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神经网络的形成是神经系统发育的基础,神经轴突导向因子在此过程中发挥着重要作用。目前已鉴定到的神经轴突导向因子家族包括Ephrins家族,Netrins家族,Semaphorins家族和Slits家族,这些轴突导向因子可以定位在细胞表面起短距离的排斥或吸引作用,也可以扩散到其它部位起远距离的排斥或吸引作用。Roundabout(Robo)是神经轴突导向因子Slit的受体,最开始是在果蝇突变基因的大规模筛选中由于可以介导交叉神经元的轴突跨越中线而被鉴定到。Robo在中枢神经系统中线处的轴突导向过程中具有排斥作用,另外能够促进神经元轴突的生长,树突分支以及调控神经元迁移等过程。对Robo轴突导向机制及在不同组织中分子作用机制的研究是当前研究的热点。 家蚕作为鳞翅目的模式昆虫,相比果蝇分化程度更高,体积更大,为生物发育与分子作用机制研究提供了一个具有较强操作性的研究模型。尽管家蚕神经系统构造相对比较简单,但是能产生丰富的行为,另外,家蚕的遗传背景清晰,突变基因资源丰富,这些特点使家蚕成为一种理想的研究动物神经系统发育的载体。目前,家蚕神经轴突导向因子的研究尚处于起步阶段,本研究首次在家蚕中克隆到了神经轴突导向因子Robo家族的三个基因,即Bmrobo1a,Bmrobo1b和Bmrobo2/3,分析了家蚕robo基因的进化关系,并利用免疫荧光染色和RNA干涉等技术研究了其在家蚕中的功能。本研究对于揭示家蚕神经发育的内在分子机制具有重要意义,也为神经系统疾病的治疗及肿瘤的防治提供理论基础。本研究的主要结果如下: (1)克隆到家蚕中robo家族的3个成员,Bmrobo1a、Bmrobo1b和Bmrobo2/3。Bmrobo1a和BmRobo1b基因均位于家蚕6号染色体上,Bmrobo2/3基因位于家蚕13号染色体上。Bmrobo1a基因包含15个外显子和14个内含子,CDS总长2931bp,编码976个氨基酸,Bmrobo1b基因包含17个外显子和16个内含子,CDS序列总长3018bp,编码1005个氨基酸。Bmrobo2/3包含9个外显子和8个内含子,CDS总长3624bp,编码1207个氨基酸。 (2)从数据库中搜集Robo序列后利用MEGA6构建系统发生树,发现robo基因最早起源于腔肠动物水螅,在进化过程中经过多次复制,最终产生了4个家族成员,即robo1、robo2、robo3以及robo4。 (3)制备了家蚕BmRobo1a、BmRobo1b和BmRobo2/3的多克隆抗体。通过构建pET-28a重组质粒并在大肠杆菌BL21进行原核表达,对表达的重组蛋白进行纯化后注射兔子制备多克隆抗体。Western blotting和ELISA检测证明抗体质量良好且能与抗原发生特异性的抗原-抗体免疫反应。 (4)免疫荧光染色发现,家蚕胚胎和5龄第3天幼虫中BmRobo1a、BmRobo1b和BmRobo2/3在神经中线两侧、大脑和神经节中存在表达,表明其在神经发育中的重要作用。Robo蛋白在家蚕中与配体BmSlit在神经系统中存在共定位现象,说明在家蚕中Robo是通过与配体Slit结合而发挥功能的。 (5)利用RNA干涉技术证明了Bmrobo1a、Bmrobo1b和Bmrobo2/3在家蚕神经中线排斥过程中的功能。分别合成Bmrobo1a、Bmrobo1b和Bmrobo2/3dsRNA,注射家蚕早期胚胎后发现胚胎中线两侧轴突更加靠近中线,证明Bmrobo1a、Bmrobo1b和Bmrobo2/3在轴突导向中的排斥作用。