斑马鱼gdnfa基因表达特征及gdnfa~(+/-)F_1基因型鉴定

【目的】明确gdnfa基因在斑马鱼中的表达特征及其进化保守性,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术建立gdnfa~(+/-)F_1代杂合突变体,为KPT-330后续生成gdnfa~(-/-)F_2代纯合突变体打下基础,同时为探讨gdnfa基因在斑马鱼性腺分化和发育中的作用机制提供理论依据。【方法】通过下载不同物种的GDNF蛋白氨基酸序列,并分析其保守结构域,探究该基因在不同物种中的进化保守性。利用实时荧光定量PCR检测gdnfa基因在6月龄斑马鱼不同组织中的表达情况,并通过CRISPR/Cas9基因编辑技术获得gdnfa F_0代突变个体,随后与野生型回交获取gdnfa~(+/-)F_1代突变个体,并分析其基因型及突变类型。最后,通过组织石蜡切片分析3月龄gdnfa~(+/-)F_1代个体与同期野生型性腺组织间的差异。【结果】斑马鱼GDNFA蛋白分子量为26.89 kD,由235个氨基酸残基组成,包含13个疏水氨基酸和51个酸性氨基酸,理论等电点(pI)为8.455,且该蛋白存在1个TGF-β结构域。斑马鱼GDNFA蛋白序列进化较保守,与非洲爪蟾、小鼠和人类GDNFA蛋白具有相同的TGF-β结构域,推测GDNFA蛋白序列在鱼类、人类和爬型动物类中进化保守。gdnfa基因在6月龄斑马鱼的性腺(精巢和卵巢)、肾脏、肝脏、鳃和肌肉组织中均有表达,但精巢中gdnfa基因的相对表达量显著高于其他组织(P<0.01)。繁育得到的48尾斑马鱼gdnfa~(+/-)F_1代杂合突变体中产生了3种突变类型,分别为在靶点附近插入2个碱基(△+2 bp)、缺失2个碱基(△-2 bp)和缺失12个碱基(△-12 bp)。48尾gdnfa~(+/-)F_1代个体的雄性∶雌性=14∶34,呈现出明显的雌性性别偏向。与野生型斑马鱼GDNFA蛋白相比,斑马鱼gdnfa~(+/-)F_1代个体的GDNFA蛋白三级结构发生了明显变化。性腺石蜡切片观察发现,部分gdnfa~(+/-)F_1代个体(△-2 bp)精巢中A型精原细胞团减少,B型精原细胞团排列更疏松;部分个体(△-12 bp)卵巢中更多的皮质泡卵母细胞累积。【www.selleck.cn/products/BAY-73-4506结论】斑马鱼gdnfa基因与其他硬骨鱼类平行进化,且gdnfa基因在硬骨鱼类的进化过程中具有高度保守性;由于gdnfa基因在斑马鱼精巢发育中发挥作用,故gdnfa~(+/-)F_1代个体性别比例偏向于雌性,推测其参与斑马鱼性别分化。gdnfa~(+/-)F_1代杂合体部分功能的缺失对精原细胞的产生、皮层滤泡期卵母细胞到初级生长期Median paralyzing dose卵母细胞的过渡阶段起到阻滞作用。获得的gdnfa~(+/-)F_1代个体可用于生成gdnfa~(-/-)F_2代纯合个体。