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科研动态
代表成果
海洋生物功能实验室赵呈天课题组在鱼类胚胎体轴发育调控机制研究方面取得重要突破
来源:海洋生物学与生物技术功能实验室     通讯员:张晓丽     2019-01-07 13:26:21
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近日,青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室赵呈天教授课题组利用斑马鱼为模式生物,在纤毛调控体轴发育的分子机理研究方面做出重要突破,研究成果以 “Cilia-driven cerebrospinal fluid flow directs expression of Urotensin neuropeptides to straighten the vertebrate body axis”为题发表在国际著名期刊《自然-遗传学》(Nature Genetics,影响因子27)。

纤毛作为一种重要的亚细胞结构,普遍存在于几乎所有的动物细胞中。近年来的研究表明纤毛参与调控细胞的运动、增殖、分化,迁移以及凋亡等多种生理功能,其发育缺陷与多种遗传疾病密切相关,包括多囊肾,视网膜色素变性、骨骼发育异常及生殖缺陷等。目前发现近2%的人类基因缺陷可导致纤毛疾病,因此研究纤毛的发育及功能具有重要的意义。

赵呈天教授领导的团队主要以斑马鱼、四膜虫以及海洋纤毛虫等为模式生物,研究纤毛的形成机制及纤毛疾病的治病机理,近年来在研究纤毛内蛋白的运输机理,视网膜细胞凋亡及鱼类耳石发育机理等方面做出了重要研究工作。在本项工作中,该团队利用多种斑马鱼纤毛突变体的研究发现了一条影响体轴发育的关键信号通路,并鉴定出其中的关键神经肽Urotensin,并指出脑脊液中多巴胺信号是调控该神经肽分泌的主要信号(图1)。本研究工作首次阐述了一条由脑脊液参与调控的重要信号通路,该信号通路明确阐述了纤毛突变导致鱼类体轴弯曲的分子机理。

作为本项工作的亮点内容之一,该团队发现Urotensin神经肽的受体蛋白缺陷可引起斑马鱼成鱼发生脊柱弯曲表型,模拟青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis, AIS)疾病。AIS疾病是一种在青少年中多发的脊柱疾病,发病比例高达3%-4%,目前对疾病的发病机理,早期诊断以及治疗方面均存在不足。本项研究工作首次从分子机理上解释了该疾病的发病机制,为后期脊柱侧凸疾病的发病机理及未来的诊断均具有重要的参考价值。


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图1. 斑马鱼uts2ra受体功能缺陷产生类似人类脊柱侧凸的疾病表型,右图为参与该疾病发生的相关信号通路

 

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41588-018-0260-3


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