斑马鱼进行眼发育剖析——掌握畸形之秘

脊椎动物眼睛的形成是一个复杂的过程，包括信号的传导，基因的调控和形态的变化。其中opo基因的发展对很多组织的发育都起了非常重要的作用，像眼、脑、心等。有趣的是，尽管opo基因的大小仅占6号染色体的2%，却占了此染色体上高度保守的非编码区域（non-coding elements，CNEs）的23%。下图c-e为opo转录的mRNA在斑马鱼体内的分布图，f-h为绿色荧光蛋白在斑马鱼体内的表达。

 
        对每一个带有预测性的强化标志H3K4me1 和H3K27ac（由之前在人细胞株上做的的染色质免疫沉淀反应（ChIP）实验决定的）的CNE做了检测后发现，不管是在人细胞株，还是在斑马鱼胚胎中，23个里面有21个都带有至少一个标志的重复片段，说明这些保守区域可能是起了增强子的作用。因此，选了四个带H3K4me1和H3K27ac标志的保守区域，分别命名为H6_09628, H6_09941, H6_10309 和H6_10455做了后续实验。
 
        用斑马鱼增强子检测系统（ZED）检测转基因斑马鱼发现23个里有12个能激活表达GFR，相较的，4个带H3K4me1和H3K27ac标志的非保守区域（RNEs）都没有增强子的作用。在12个起作用的CNE中，其中三个不具有遗传作用，其余9个都可以稳定表达，但表达的部位不尽相同（见下图）。

 
        考虑到opo在眼发育中的重要地位，便集中分析了眼部特异性增强子H6_10137。结果发现视网膜组织中有大量的转录因子（TF）被表达，如vsx2, crx, brca或pbx，其中同源转录因子vsx2的表达出现在神经视网膜上，而不是在视网膜色素上皮细胞（RPE）上。这些保守结合位点的存在说明vsx2和opo 增强子H6_10137之间存在相互作用。

        先假设H6_10137只有结合Vsx2才能发挥作用，那么Vsx2功能的丧失就会影响到opo的表达水平。分别检测了Vsx2功能获得性突变和功能丧失性突变情况下opo的表达后，证实了Vsx2对opo基因表达的正调控作用。而且vsx2基因沉默会导致一定程度的眼部畸形，像小眼，视杯折叠等。进一步说明vsx2可以充当斑马鱼眼部发育遗传中心，调节眼部神经视网膜的发育。
 
缩写解释：基底视网膜 (br)，脑神经鞘 (cnc)，耳 (e)，晶体 (l)，中暑神经系统 (cns)，睫状视网膜边缘区 (rcmz)，咽弓 (pa)，胸鳍的表皮脊(pf)，视网膜 (r)，中脑-后脑边界 (mhb)，前脑 (fb)，下巴 (j)，后脑 (hb)，中脑 (mb)，脑下垂体(pg)，嗅球 (ob)，舌弓 (ha)，胸鳍 (pf)，背根神经节 (drg)，心脏(h)。