BMP2/4-Chordin在笠贝胚胎背腹轴形成中的作用研究

【作者】 谭素建； 郇聘； 刘保忠；

【机构】 中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室； 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；

【摘要】 背腹轴的存在是两侧对称动物一个关键特征。普遍认为,BMP2/4及其拮抗因子Chordin调控了两侧对称动物的背腹轴形成。然而,尽管这一机制存在广泛的保守性,两侧对称动物背腹轴的形成机制仍表现出相当程度的差异。极少数物种背腹轴的形成并不依赖BMP2/4和Chordin。在蜕皮动物和后口动物中,大量报道证实BMP2/4-Chordin参与了这些动物背腹轴形成。冠轮动物中情况则不尽相同,水蛭是背腹轴形成机制已知的唯一螺旋卵裂动物,其背腹轴是由BMP5-8和Gremlin决定的。这一发现令两侧对称动物背腹轴形成机制的保守性受到质疑。因此,需要开展其他冠轮动物的研究以澄清相关争论。本研究以软体动物笠贝为研究对象,鉴定了背腹轴形成相关的BMP基因及其拮抗分子,并研究了其功能。结果表明,BMP2/4和Chordin分别只在笠贝胚胎背侧及腹侧表达。通过注射morpholino的方法研究了BMP2/4和Chordin的功能,发现抑制基因表达后,笠贝胚胎背腹轴的形成受到严重抑制:抑制BMP2/4表达的胚胎出现辐射对称的表型,背/腹侧特异性表达的基因(GATA2/3和Brachyury)也转变为辐射对称的表达;而抑制Chordin表达的胚胎呈现出部分连体胚胎的特征,GATA2/3在连体胚胎外侧呈镜像对称的表达,Brachyury则被局限在两个躯体部分的内侧结合处。这些结果表明,BMP2/4-Chordin在笠贝背腹轴形成中起到核心作用。这一结果有助于进一步研究螺旋卵裂动物/两侧对称动物背腹轴形成机制的多样性和保守性。更多还原