模擬微重力對斑馬魚胚胎發(fā)育及microRNA表達的影響.pdf

1、太空環(huán)境是一個復雜、多變而極端的環(huán)境,具有多種輻射、微重力、弱磁場等特點,其中微重力是宇航員在太空環(huán)境中所面對的最大障礙之一,因此微重力的生物學效應的研究成為科學家們所關(guān)注的最重要的太空問題之一。
　　 本論文以斑馬魚(Danio rerio)胚胎作為地面模擬微重力效應的研究模型,采用美國航天航空局(NASA)研制的微重力模擬系統(tǒng)(Rotary Cell Culture System,RCCS),對不同發(fā)育時期的斑馬魚胚胎進行模

2、擬微重力處理,從表型和基因表達兩個層面上探討模擬微重力對斑馬魚產(chǎn)生的生物學效應。結(jié)果表明,在表型水平上,模擬微重力可以導致斑馬魚胚胎發(fā)育的畸形和死亡比率增加；體長在重力恢復的短期內(nèi)變長,10天后恢復到正常水平；心率在微重力處理過程中及重力恢復的短期內(nèi)有所加快,但7天后恢復到正常水平。在基因表達水平上,應用microarrav對斑馬魚胚胎在模擬微重力條件下的microRNA表達譜進行分析。結(jié)果表明,在不同發(fā)育時期對斑馬魚胚胎進行模擬微重力

3、處理,以及對發(fā)育時期相同的斑馬魚胚胎進行不同時長的模擬微重力處理,均可導致microRNA表達譜的改變；在三組不同的微重力處理實驗中(8-72hpf,24-72hpf和24-48hpf),共發(fā)現(xiàn)9個microRNA的表達出現(xiàn)顯著變化,用于后續(xù)microRNA靶基因的預測和通路分析。靶預測結(jié)果表明,microRNA-204,-429和-22a表達上調(diào),microRNA-16a表達下調(diào),由于其靶基因sgcg與心肌細胞缺陷,肌肉萎縮,導致心律

4、不齊,心臟功能下降有關(guān),因此本研究發(fā)現(xiàn)的微重力引起的其對應的斑馬魚心率的增加,可能和這些microRNA上調(diào)有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)的microRNA-738,-133b,-9*和-133a表達上調(diào),它們對應的靶基因Nrarpa,能間接影響notch通路和Wnt通路,而這兩個通路都是機體形態(tài)發(fā)生和發(fā)育的重要機制,因此是否與模擬微重力產(chǎn)生的胚胎畸形率和死亡率增加有關(guān)聯(lián),是非常有必要進一步分析的問題。
　　 另外,本論文還應用real-tim

5、ePCR的技術(shù),對前期模擬微重力蛋白表達譜研究中獲得的差異表達蛋白質(zhì)對應基因的表達水平進行了定量分析。被檢測的基因包括肌肉型的肌酸激酶a(ckma),蛋白酶26s-非ATP酶8(psmd8),肌動蛋白2(acta2),β2微管蛋白(tubb2c)以及抗增殖蛋白白(prohibitin)。結(jié)果表明,上述基因在不同的模擬微重力處理后,肌動蛋白2(acta2),β2微管蛋白(tubb2c)以及抗增殖蛋白(prohibitin)的mRNA水平表