Aim-1在晶状体发育中的分子功能研究

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mavylin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
背景晶状体发育的良好程度决定着眼睛的功能状态,晶状体蛋白质变性而发生浑浊,导致白内障的发生。晶状体的结构由两部分组成,包括前囊区的一层晶状体上皮和由上皮半包裹着的纤维。在晶状体发育过程中,前囊的上皮细胞会在晶状体的赤道区脱核,慢慢向晶状体中心分化成纤维细胞,初级纤维细胞在晶状体的中心排列形成无核和细胞器的区域(organelle-free zone,OFZ),OFZ区保证了晶状体的透明度。热休克转录因子(heat shock transcription factor,HSF)在外界环境或细胞内应激下,编码热休克蛋白的表达,激活热休克反应。HSF通过识别热休克蛋白启动子上的热休克元件调控热休克蛋白的表达。热休克转录因子4(heat shock transcription factor 4,Hsf4)包括Hsf4a和Hsf4b两个剪切本,Hsf4b在晶状体中特异性表达,Hsf4突变会导致家族性先天性白内障的发生,先天遗传或发育障碍的白内障,是一种较常见的儿童眼病,是造成儿童失明和弱视的重要原因。Hsf4是调控晶状体发育的关键转录因子,调控晶状体结构蛋白的表达,晶状体上皮细胞的分化等过程。研究证实,在小鼠和斑马鱼中敲除Hsf4导致白内障的发生。但Hsf4调控晶状体发育过程的具体分子机制还不清楚。细胞骨架参与晶状体的发育过程,对晶状体的分化至关重要。目前已知有三种细胞骨架跟纤维细胞的分化和形态发生有关,包括微管(α/β-Tubulin)、微丝(F-actin)和中间纤维(intermediate filament,IF)。微管主要有α-Tubulin和β-Tubulin两种类型,对于纤维细胞的伸长和囊泡运输至关重要,还在N-钙粘蛋白(N-cadherin)调节细胞与细胞之间的连接中有重要作用。微丝是由肌动蛋白分子螺旋状聚合成的纤丝,又称肌动蛋白丝,它是纤维细胞膜重塑的组成部分和机械刚度所必须的,一般作为肌动蛋白网络来调控晶状体的发育。E-钙粘蛋白(E-cadherin)作为上皮细胞中必不可少的黏附系统,与上皮细胞与纤维细胞之间的粘连有关,F-肌动蛋白丝也参与其中。中间纤维在保持晶状体的机械完整性和维持晶状体的透明度方面发挥重要作用。Vimentin是中间纤维的一种,有研究证实Hsf4通过结合在Vimentin的启动子DNA上调控Vimentin的表达来调控晶状体的发育。在前期实验中我们发现Aim-1(absent in melanoma 1,Aim-1)是Hsf4的新下游靶基因,并且Aim-1与F-actin共定位。通过对Aim-1细胞学功能的分析和在晶状体发育过程中分子功能的研究,帮助我们对进一步研究Hsf4调节晶状体发育的分子机制有新的思路。目的本课题以人源晶状体上皮细胞系HLE B3(human lens epithelial cells)、小鼠晶状体上皮细胞系mlec(mouse lens epithelial cells)、小鼠敲除和过表达Hsf4b的晶状体上皮细胞系mlec-Hsf4b-/-和mlec-HA-Hsf4b、野生型C57和Aim-1-/-小鼠为研究对象,对Hsf4新的下游靶基因Aim-1在晶状体发育中的分子功能进行深入研究。方法1.定制识别小鼠Aim-1蛋白的多克隆抗体1号和2号,并表达小鼠全长Aim-1蛋白验证抗体特异性。在人晶状体上皮细胞(HLE B3)过表达带Flag标签的Aim-1蛋白;在小鼠成纤维细胞(MEF)中转染靶向Aim-1的小干扰RNA(si-Aim1),和对照小干扰RNA(si-normal control,si-NC),用Western blot实验检测Aim-1的表达,si-Aim-1的干扰效果及定制抗体1号和2号对Aim-1蛋白识别的特异性。2.利用Western blot实验,在敲除和过表达Hsf4的小鼠晶状体上皮细胞系mlecHsf4-/-和mlec-HA-Hsf4b中检测Aim-1的表达;同时,在小鼠晶状体上皮细胞系mlec中转染si-Aim-1和si-NC,检测Hsf4下游αB晶状体蛋白(alphaB-crystallin,cryab)的表达。3.在敲除和过表达Hsf4的小鼠细胞系mlec-Hsf4b-/-和mlec-HA-Hsf4b中转染siAim1和si-NC,用实时荧光定量PCR检测Aim-1、cryab、热休克蛋白25(heat shock protein25,Hsp25)和src激酶相关磷蛋白2(src kinase-associated phosphoprotein2,skap2)的mRNA水平表达;在HLE B3细胞系中过表达PEBG-αB-FL和Aim-1各个截短体,用GST-pull down实验检测cryab与Aim-1各个截短体的相互作用。4.在HLE B3细胞中过表达融合GFP的Aim-1各个结构域片段质粒GFP-Aim-1-N-2K、GFP-Aim-1-N-3K、GFP-Aim-1-C-2K和全长质粒3×flag-Aim-1-FL,免疫荧光实验观察Aim-1各个片段和全长在细胞中定位方式;在HLE B3细胞中过表达融合GFP且带有入核序列(NLS)的Aim-1 N端质粒GFP-N-2K-NLS,免疫荧光实验观察带有NLS的Aim-1截短体的定位方式。5.在HLE B3细胞中过表达3×flag-Aim-1-FL质粒,免疫荧光实验标记Aim-1,用鬼笔环肽标记F-actin,观察Aim-1与F-actin的定位方式;在HLE B3细胞中过表达3×flag-Aim-1-FL质粒,免疫荧光实验,标记本底alpha-Tubulin(α-Tubulin),观察Aim-1与α-Tubulin的定位方式。6.在人肾上皮细胞系(293t)中过表达3×flag-cmv7.1和3×flag-Aim-1-FL质粒,Flag抗体进行IP实验检测α-Tubulin和Aim-1的相互作用。7.取5个月野生型(WT)小鼠的眼球,4%多聚甲醛(PFA)固定后脱水、包埋、切片做免疫组化实验,观察Aim-1在晶状体里的定位方式。8.筛选和鉴定用Crispr-cas9技术构建的敲除Aim-1的小鼠模型,提取小鼠肾脏组织total RNA反转录成cDNA,PCR扩增gRNA靶点附近Aim-1 cDNA序列送测序,验证敲除鼠的基因型。9.取6个月和8个月Aim-1敲除小鼠和WT小鼠的眼球,4%PFA固定后脱水、包埋、切片做HE染色,观察敲除Aim-1小鼠和WT小鼠的晶状体表型。结果1.在晶状体上皮细胞中过表达Aim-1全长蛋白,利用siRNA在MEF细胞中敲低Aim-1验证定制的Aim-1多克隆抗体的特异性。结果显示,定制的两个Aim-1多克隆抗体,都能特异性识别Aim-1蛋白。2.Hsf4上调Aim-1,敲低Aim-1后导致Hsf4下游cryab的表达下降,Aim-1与cryab相互作用。3.Aim-1全长定位于细胞胞质中,其肽链中含有NLS序列,具有NLS序列的Aim-1截短体定位于细胞核中。4.Aim-1与α-Tubulin和F-actin在晶状体上皮细胞中部分共定位,与微管蛋白α-Tubulin相互作用。5.Aim-1在野生型成年小鼠晶状体上皮细胞的胞质中定位。6.Aim-1-/-小鼠中Aim-1的2号外显子缺失,导致Aim-1从第214位的亮氨酸移码表达16个不相关氨基酸终止,致使Aim-1全长从1691个氨基酸变成230个氨基酸的截短体,丢失了其12个β/γ结构域和丰富的B型凝集素结构域。7.小鼠中敲除Aim-1可能不影响晶状体早期发育分化过程。结论1.Aim-1全长定位于细胞胞质中且与F-actin共定位。Aim-1也与骨架蛋白α-Tubulin相互作用,其可能为一种细胞骨架蛋白。2.成功构建Aim-1敲除小鼠,但小鼠中敲除Aim-1可能不影响晶状体早期发育分化过程。
其他文献
产量是玉米育种的重要目标,而籽粒是产量的唯一来源和玉米遗传学研究的模式器官。玉米籽粒的发育是一系列生理生化反应的结果,一旦控制籽粒发育过程的关键基因发生突变则会对
全世界每年因癌症死亡人数达700多万,而且这一数字还将快速上升。非小细胞肺癌(NSCLC)居全球癌症死因首位,多数患者确诊时已处于晚期,失去手术治疗机会。尽管临床治疗有了较
近年来,关于岛屿和岩礁的争议已经成为热点问题,特别是在“中菲南海仲裁案”中关于南海领域以及黄岩岛岛礁界定的争议,更加突显了岛屿对一国权益归属的重要性。岛屿与岩礁的界定在《联合国海洋法公约》中被赋予了不同的海洋权益。岛屿所属国在领海、专属经济区及大陆架权利等方面拥有更多的权益。本文通过多角度研究黄岩岛岛屿的政治认知,有利于拓宽海洋问题特别是关于岛屿争端的研究视角,维护我国南海海洋权益。本文通过文献研
研究背景与目的:多发性骨髓瘤是克隆性浆细胞在骨髓中无限制性增殖的血液系统恶性肿瘤。蛋白酶体抑制剂在骨髓瘤的耐药机制尚不清楚。外泌体是直径约为40-150 nm的小囊泡体。
背景乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,自20世纪70年代末起,我国乳腺癌的患病率有逐年上涨的趋势,患病人数不断增多,严重影响并威胁女性生活质量与身体健康。乳腺癌起源于乳
目的:Wolfram综合征(Wolfram Syndrome,WFS)是一种罕见的常染色体隐形遗传性疾病,致病基因主要为位于4p16染色体WFS1基因。患者一般青少年发病,因常表现为典型的尿崩症(diabetes
内源光信号(Intrinsic optical signals,IOSs)探测技术是一种无创非接触的高时间和空间分辨率的探测方法,现有成果已经证实这种方法可以应用到视网膜功能评估中。在离体探测技术中,由于视网膜存活时间短,内源光信号较弱,对视网膜不能进行长时间的观测,导致获得的信号信噪比低;对于致盲眼疾视网膜内源光信号特征缺乏研究。本文就如何提高信号的信噪比、如何分析青光眼视网膜内源光信号特征等方
骨扫描是一种全身性医学影像检查,它可以比其他方法更早的发现肿瘤及肿瘤骨转移,因此获得了广泛的应用。临床医生对骨扫描图像的诊断工作主要包括热点的检测、识别和分析。实
作为我国主要木本粮食树种之一,板栗被称为(Castanea mollissima Bl.)“铁杆庄稼”具有耐干旱瘠薄等优良特性。在我国种植范围广,北起吉林,南至海南岛都有栽培。板栗在不同气
在全球排名前十的恶性肿瘤中,肺癌的发病率和死亡率都是最高的。而在我国肺癌的发病人数和死亡人数都高居全球第一位。已有的研究表明,LARP7在胃癌、乳腺癌、心肌肥大等疾病