锌指蛋白Broad调节果蝇大脑视叶神经上皮细胞转化的研究

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Broad蛋白是BTB转录因子家族的成员,包括Br-Z1,Br-Z2,Br-Z3和Br-Z4四种蛋白质亚型。Broad作为蜕皮激素受体Ec R下游的早期响应因子,被Ec R通路激活表达,从而促进果蝇变态发生过程。在果蝇大脑视叶中,Broad蛋白呈动态的表达,从二龄幼虫开始,直至晚三龄幼虫期达到高峰。前期研究表明,Broad蛋白失活或过表达均会影响果蝇视叶的正常发育。过表达Broad蛋白促使神经上皮细胞(NE)转化为神经干细胞(NB),而Broad蛋白失活则抑制NE向NB转化。然而,我们目前不清楚Broad蛋白是怎样促使神经上皮细胞转化为神经干细胞的。在本论文中,我们试图通过筛选Broad调控的靶基因来考察Broad促进神经上皮细胞转化的机制。我们首先对Broad失活和过表达品系的表型进行检查,确定所用broad RNAi品系能够延迟神经上皮细胞转化。接着,我们使用RNA-Seq方法对果蝇大脑视叶进行转录组分析,以确定Broad蛋白调控的下游靶基因。我们的研究结果表明,Broad蛋白的失活导致944个基因的表达水平下调,而另有1065个基因的表达水平增加。为了验证这些基因的差异表达确实由于Broad转录活性的变化所致,我们从转录组数据中选出21个下调基因和16个上调基因,对这些基因进行了实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证,成功率为97%,表明转录组数据是可信的。我们发现,在broad RNAi大脑中,有29个蛋白酶体通路的基因、26个内质网中蛋白质加工通路的基因表达下调;而在上调基因中,我们发现糖酵解/糖异生通路的16个基因、神经活性配体-受体通路有14个基因和9个β-丙氨酸代谢基因的表达量上调。因此,我们推测Broad蛋白失活可能使蛋白酶体、内质网中蛋白质加工通路基因的表达下调而抑制神经上皮细胞向神经干细胞转化,也可能通过上调糖酵解/糖异生、神经活性配体-受体通路、β-丙氨酸代谢基因的表达而抑制神经上皮细胞向神经干细胞转化。
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