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第一节DNA损伤修复基因ogg1调节脑发育易损性研究脑发育过程易受到氧化应激而引起损伤,增加先天性脑发育异常的风险。针对氧化应激所致的损伤,机体主要有三种修复方式:1)直接修复;2)碱基切除修复;3)核苷酸切除,其中,DNA修复酶OGG1启动高度保守的碱基切除修复通路是修复氧化性DNA损伤的最主要途径。然而,OGG1基因在脑发育中的功能及其对神经干细胞的调控机制仍未明确。本研究采用斑马鱼受精卵及发育至5天的幼鱼为模型,对ogg1基因的表达情况进行可视化研究及基因调控功能分析。应用原位杂交方法,我们发现ogg1在出生后17小时-48小时的胚胎脑组织中高表达,尤其是在中脑区。应用吗啉代技术,在受精卵单细胞期行ogg1基因敲除,导致胚胎脑部发育缺陷、脑室狭窄、神经细胞排列紊乱、中-后脑边界毁损以及平衡和运动能力异常等。这些功能障碍可通过补充外源ogg1 m RNA部分挽救。应用丫啶橙染色、Brdu免疫荧光染色等方法,发现参与ogg1缺失所致的脑缺陷的细胞和分子事件包括:1)凋亡增加;2)增殖减少;3)神经轴突分布和延伸异常。基因芯片分析发现,ogg1缺失导致细胞周期、凋亡、神经发生等通路的基因表达发生显著改变,构成了ogg1应答信号调控网络。尤为重要的是,cmyb是ogg1缺失所致的DNA损伤应答的关键下游基因。综上,ogg1在脑的发育中发挥着保护性作用,该发现有助于探讨ogg1不足所致的脑发育易损性的病因学基础,或可为神经发育异常的治疗提供新的策略。第二节DNA损伤修复基因ogg1保护心脏祖细胞功能的研究DNA损伤所致的基因组损伤可影响祖细胞分化,进而损害器官形成过程,导致先天性疾病的发生。我们发现碱基切除修复通路的关键酶Ogg1在斑马鱼16体节期至出生后60小时的心脏富集,但其在心脏发生过程的作用目前仍不明确。因此,我们利用斑马鱼模型揭示ogg1基因在胚胎心脏发育中的作用。原位杂交发现ogg1主要表达在斑马鱼胚胎(16体节期)前侧板中胚层、原始心管、以及之后的心肌细胞中。应用吗啉代技术敲减ogg1基因,应用Tg(myl7::Ds Red2-nuc)、Tg(nkx2.5::EYFP)、Tg(myl7::EGFP)转基因鱼系,系统观察了心脏的形态、搏动节律、心肌细胞计数,并运用Brdu免疫荧光染色和p53-/-(p53M214K)转基因鱼系分析增殖与凋亡,发现:ogg1缺失,导致严重的心脏结构和功能损伤,包括:心脏长度缩短、心律不齐、心肌细胞以及nkx2.5+心脏祖细胞数量减少。Ogg1缺失所致的心脏祖细胞凋亡增加和增殖减少,可以部分解释上述由ogg1缺失所致的心脏表型。基因芯片结果提示,ogg1缺失后,参与胚胎心管形态和心脏结构的基因表达显著改变。值得关注的是,foxh1是ogg1在心脏发育过程中对DNA损伤应答的重要下游基因。因此,本研究也提示了ogg1基因在斑马鱼胚胎心脏祖细胞和心脏发育中的作用及机制,这些发现有助于对先天性心脏病发病机制的理解。