图2通过简单序列长度多态性(SSLP)及全序列测序等实验,确定变异斑马鱼(smtcq75)的突变基因为Dstyk。变异斑马鱼Dstyk基因22号染色体存在基因片段缺失、G-A替换等改变。这种剪接位点突变导致了一种在不同物种间高度保守的结构域中8个氨基酸缺失。
图3免疫组化显示在正常斑马鱼胚胎阶段,DSTYK在头部及脊索中富集。CRISPR/Cas9敲除DSTYK基因,可以得到和变异斑马鱼(smtcq75)相似的畸形鱼。
图4免疫荧光等组织学方法显示,DSTYK变异的斑马鱼在胚胎阶段脊索发育不完全。其脊索细胞排列紊乱,细胞膨胀不全,且脊索中有异位二型胶原存在。
图5免疫荧光等组织学方法显示,DSTYK变异的斑马鱼在胚胎阶段脊索细胞液泡囊(notochordvacuoles)发育不全。在脊索细胞中,高尔基体经晚期内小体(lateendosomal)再成为液泡囊的通路部分阻断。脊索细胞液泡囊发育不全导致sonichedgehog(shh)、calymmin(cmm)、col8a1a、col9a1b、col11a2等脊柱发育所需的信号分子及细胞外基质等物质分泌减弱。
图6通过扫描电镜进一步验证脊索液泡囊发育不全。
图7免疫荧光等组织学方法显示,DSTYK变异的斑马鱼在胚胎阶段,其脊柱分节不完全、椎体矿化减弱、成骨功能降低。
图8通过免疫荧光等方法在细胞水平验证DSTYK与溶酶体标记物LAMP1出现在相同位置,并且当DSTYK被敲减时LAMP1的表达水平也减少,从而证明脊索液泡囊与溶酶体在功能与结构上可能是同一细胞器。
图9DSTYK敲减的细胞,其磷酸化的转录因子TFEB增多,非磷酸化的TFEP减少。非磷酸化的TFEP可迁移至细胞核中促使溶酶体相关基因表达。因此,DSTYK敲减的细胞,非磷酸化的TFEP减少导致溶酶体相关基因表达减弱。而脊索液泡囊与溶酶体在功能与结构上可能是同一细胞器,所以,脊索液泡囊亦形成不全。TFEP的磷酸化受mTORC1调控。
文章结论:本研究发现了DSTYK变异可导致斑马鱼先天性脊柱侧弯样畸形,在胚胎节段表现为脊柱分节不全、椎体矿化减弱及成骨不全。其机制在于:DSTYK变异导致mTORC1功能增强,从而使TFEP的磷酸化增强。非磷酸化的TFEP减少导致TFEP內迁到细胞核减少,进一步导致溶酶体相关基因表达减少,溶酶体发育不全,亦即脊索液泡囊亦形成不全。脊索细胞液泡囊发育不全导致sonichedgehog(shh)、calymmin(cmm)、col8a1a、col9a1b、col11a2等脊柱发育所需的信号分子及细胞外基质等物质分泌减弱。预览时标签不可点