泥鳅鱼鳍再生过程中actinodin基因的功能解析

Teleost can rebuild the accurate position-matched structure and function by regenerating their fins after amputation. What’s more, the early development of teleost fins is strikingly similar to that of tetrapod limb buds, but the two kinds of organs they developed have significantly different regenerative capacities. So we select the fin which are available and have remarkable regenerative capacity as the system of analyzing the underlying molecular mechanisms of regeneration. Actinodin gene is important gene which can lead the accurate formation of fin in the process of fin morphogenesis. To expore the relationship between this gene and regeneration, We plan to clarify the crucial periods and histogenesis of Misgurnus anguillicaudatus caudal fin regeneration, obtain its full-length cDNA of actinodin gene which was cloned only in zebrafish at present after we, and analyze its structure and pattern of spatiotemporal expression. Then we can block or reduce its expression, with PMO technology, track the histological changes of the regenerate fin and expression of related genes, so confirm the roles actinodin gene plays in fin regeneration. We wish to provide scientific enlightenment for understanding fin regeneration mechanism and the gradual evolutionary change of the vertebrates limb regeneration potential.

硬骨鱼类在其鱼鳍截断后，可以通过再生方式完成具有准确位置关系的结构和功能重建，且硬骨鱼鱼鳍和四足动物肢体具有极其相似的发育起源，但二者的再生能力却有极大差异，因此项目选择具有卓越再生能力且易获得的鱼鳍作为解析再生分子机制的体系。actinodin基因是发育过程中引导鱼鳍正确形成的重要基因，为探究它与再生的关系，我们拟在明晰泥鳅尾鳍再生关键时期及组织形成后，从泥鳅中获得目前仅在斑马鱼中被克隆的actinodin基因cDNA序列，进行时空表达模式分析，并通过PMO技术阻断或降低该基因表达，追踪再生鱼鳍组织变化及再生相关基因表达，从而确定actinodin基因在鱼鳍再生中的作用，为了解鱼鳍再生机制及脊椎动物肢体再生能力的进化改变提供科学启示。

脊椎动物再生能力的研究是自然界中让人着迷和极有价值的科学选题。硬骨鱼的鱼鳍在截断后能通过再生方式，完成具有准确位置关系的结构和功能重建，更有意义的是，硬骨鱼鱼鳍和四足动物肢体的早期发育极为相似，而二者的再生能力却有极大差异，因此我们选择鱼鳍作为解析再生分子机制的良好体系。 actinodin基因是发育过程中引导鱼鳍正确形成的重要基因，本研究围绕探明它与鱼鳍再生的关系开展工作，主要取得了以下五个方面的结果：（1）确定了泥鳅尾鳍再生的形态发生过程及关键时期；（2）获得泥鳅actinodin基因，并确定其高表达于发育过程中的原肠胚时期、急剧升高表达于尾鳍再生过程中的3dpa (days post amputation)，且集中表达于再生鱼鳍的远端芽基，以及和角质鳍条相关联的两侧垂直细胞带；（3）通过Morpholino方法进行MaAnd基因敲降后，形态学和组织学分析显示鱼鳍再生过程不能正常完成，且分别参与芽基形成和鳍条骨基质形成的重要基因fgf10a和osterix在MaAnd基因被敲除后都维持极低水平的表达；（4）利用Southern blotting证实actinodin基因不存在于所检测的所有四组动物基因组；（5）通过建立非剪鳍再生引起的表皮损伤诱发的炎症过程，证实了研究中剪鳍后基因的表达变化确实发生在损伤所致的再生过程中。这些结果表明，actinodin基因被激活于鱼鳍再生中鳍条的组织形成过程，对鱼鳍再生不可或缺，并提示我们其在四足动物基因组中的丢失可能关联于肢体再生能力的进化改变。该项研究完成了计划任务书中的科学目标，并为了解鱼鳍再生机制及脊椎动物肢体再生潜能变化提供了值得参考的科学启示。