UBE2C基因在斑马鱼胚胎发育中的时空表达规律

摘要

目的:通过前期对不同时间点小鼠胎肝及成年肝的lncRNA和mRNA进行表达谱芯片检测，发现多个编码基因和非编码基因位于共表达网络的核心区域，其中共表达关系指数最高的分子是UBE2C分子，泛素偶联酶E2家族中的一员。芯片结果显示其在小鼠14.5天胎肝中表达最高，荧光值达31643，而成年小鼠肝脏的表达值只有152，相差200倍。UBE2C在胎肝中的高表达是否提示它在胚胎发育过程中起到重要的调控作用？与哪些组织器官的发育相关？这些问题引起了我们极大的兴趣。
　　在真核细胞中，泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin-proteasomesystem，UPS)通过介导细胞质、细胞核中靶蛋白的泛素化修饰、降解，参与调控细胞周期、细胞凋亡、基因转录、染色质稳定性、DNA损伤修复以及抗原提呈等生命过程。泛素分子在泛素激活酶(Ubiquitin-activatingenzyme，E1)、泛素偶联酶（Ubiquitin-conj ugating enzyme，E2）、泛素连接酶(Ubiquitin ligase，E3)顺序催化作用下与底物蛋白共价结合，使靶蛋白最终被26S蛋白酶体识别并降解。UBE2C(ubiquitin-conjugating enzymes2C)，是参与细胞有丝分裂调控的泛素偶联酶E2家族成员之一，该酶是细胞周期蛋白(cyclins)降解和细胞周期进程调控所必需的。UBE2C与有丝分裂后期促进复合物(anaphase-promoting complex/ cyclosome，APC/C)相互识别，把活化的泛素转移到底物蛋白上，使底物蛋白多泛素化，进而被蛋白酶体识别并降解。在细胞有丝分裂中期，UBE2C通过APC/C CDC20介导的securin、cyclin B的降解，促进细胞进入有丝分裂后期。在M后期到来之前染色体蛋白复合物cohesin将姐妹染色体紧密结合在一起，而separase通过裂解cohesin的半胱氨酸，导致姐妹染色体分离，但同时separase的活性又被securin所抑制。因此，由UBE2C-APC/C CDC20介导的securin的降解和separase的激活是启动细胞进入有丝分裂后期所必须的。而UBE2C-APC/C CDC20介导的cyclin B的降解则是M期终止的首要步骤。在M后期，细胞周期蛋白依赖性激酶-1(cyclin dependentkinases，CDKs)与cyclin B形成复合物，此时Cdk1具有活性;而随着cyclin B的降解，Cdk1的活性降低，进而造成Cdh1的去磷酸化，Cdh1取代CDC20与APC结合，形成APC/C Cdh1，接管M期结束后调控因子的泛素化。
　　近年来UBE2C成为肿瘤研究的热点。在体内、体外实验中，过表达UBE2C促进细胞增殖、不依赖支持物生长。在大多数正常组织中，UBE2C表达量很低以至于难以被检测到，然而在鼻咽癌、乳腺癌、肺癌、肝癌、前列腺癌等多种癌组织中发现，其表达异常增高，并且与预后存在一定相关性。研究发现，UBE2C转基因小鼠会出现cyclin B过早降解、额外的中心粒、染色体滞后及非整倍体现象，进而形成广泛性的自发性肿瘤。然而UBE2C在肿瘤组织中表达上调的机制却不十分清楚。随着发育分子生物学、分子生物学、肿瘤免疫学的发展，越来越多的证据表明，早期胚胎各组织器官的发育与肿瘤发生过程在基因、蛋白、信号通路上有明显的重叠，因此对胚胎发育过程的研究对了解相关肿瘤的发生发展机制具有重要指导作用。然而，UBE2C是否参与了胚胎发育的调控，及如何调控各组织的胚胎发育，关于这些的相关报道却十分少见。因此，我们决定利用斑马鱼这种模式生物，借助Real-Time PCR、整胚原位杂交技术对ube2c在胚胎不同时间点的表达进行检测，以便今后对其功能作用进行进一步的研究，并为相关肿瘤的研究提供新的思路。
　　方法:选择受精后0小时(hour post fertilization，hpf)、2hpf、4 hpf、8 hpf、12 hpf、24 hpf、48 hpf、72 hpf及7dpf(day post fertilization,dpf)的斑马鱼鱼卵，提取RNA、反转录后进行Real-Time PCR对ube2c在不同时间段的表达进行检测;通过合成的地高辛标记反义ube2c RNA探针，对以上各时间段胚胎进行整胚原位杂交，观察ube2e在斑马鱼胚胎发育过程中的时空表达规律。
　　结果:Real-Time PCR结果显示，发现ube2c在0hpf（1-cell）即有表达，4hpf（囊胚期）其表达最高，在孵化期(48hpf)之后则降低到较低水平。整胚原位杂交显示，0hpf即可检测到ube2c的表达信号，并集中在胚盘处;从卵裂期(0.75-2.25hpf)直到12 hpf，ube2c均呈广泛性分布;24 hpf开始，表达信号呈现一定组织特异性，在48 hpf之后，信号主要集中耳囊、肝、生殖系等处。
　　结论:斑马鱼ube2c的表达具有明显的母源表达特征，推测其可能通过参与母源蛋白的泛素化降解来调控胚胎的发育，其在耳囊、肝、生殖系等组织器官的特异性表达也为UBE2C在胚胎发育中的功能研究提供了研究方向，同时也为其在肿瘤中的研究提供了新的思路。

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摘要

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材料与方法

结果

附图

附表

讨论

结论

参考文献

综述 泛素偶联酶UBE2C的研究进展

致谢

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