牙鲆变态中甲状腺激素受体介导甲状腺激素调控基因表达的分子基础

Japanese flounder metamorphosis is a good model organism to study the postembryonic metamorphic development and asymmetric development of the vertebrate. During metamorphosis of the Japanese flounder, thyroid hormone (TH) controlled metamorphosis of the larvae throughout thyroid hormone receptor (TR). In the human and mouse, many studies showed that the biological functions of TR regulating gene.transcription were mediated largely through a series of coregulators. Three TRs exist in the Japanese flounder, what functions are they play in the metamorphic process? Hence, in this project, using knockdown/knockout, Co- Immunoprecipitation (Co-IP), and Chromatin Immunoprecipitation - next generation sequencing (ChIP-Seq), we will firstly analyze the functions of TRs in the metamorphosis of Japanese flounder larvae, and then identify the coregulators and target genes of TRs during metamorphosis, finally study the expression regulation among TH, TRs, coregulators, and target genes in the Japanese flounder cells. The research results will contribute to clarify the molecular mechanism of Japanese flounder larval metamorphosis and provide theoretical guidance for improving the efficiency of genetic breeding of the Japanese flounder.

牙鲆变态是研究脊椎动物胚后变态和不对称发育的重要模型。在牙鲆变态过程中，甲状腺激素（thyroid hormone, TH）通过甲状腺激素受体（thyroid hormone receptor, TR）诱导仔鱼变态。在人和小鼠中研究表明，在TR介导TH调控的基因转录中，一系列的辅助调节因子参与了TR转录活性的调控，从而进一步影响了TR的生物学功能。牙鲆中已证实存在3个TR，但它们是如何介导TH对仔鱼变态调控的？本研究拟利用免疫共沉淀、染色质免疫共沉淀、基因敲降/敲除等技术方法，以变态期仔鱼为研究对象，分析TRs在变态中的功能，筛选出TRs相互作用的关键辅助调节因子以及调控的靶基因，并在细胞中进行“TH—TRs—辅助调节因子—靶基因”之间的表达调控研究，分析TRs、关键辅助调节因子在牙鲆变态过程中的功能。研究成果将有助于阐明牙鲆仔鱼变态的分子调控机制，为提高牙鲆新品种选育效率提供理论指导。

牙鲆是我国重要的海水养殖鱼类，在胚后有一重要的变态发育过程，特别是其形态生理结构等方面的剧烈变化引起了广大研究者的兴趣。已研究表明，甲状腺激素在牙鲆仔鱼变态过程中扮演着关键作用，外源性甲状腺激素能显著加速变态进程，而硫脲则阻止仔鱼的变态，但其详细的分子调控机制尚不可知。因此，阐明甲状腺激素调控仔鱼变态的分子机制对揭示牙鲆变态机制具有重要的意义。本研究基于外源性甲状腺激素加速仔鱼变态的研究基础，主要从以下几个方面阐释其分子调控机制：首先，分析牙鲆变态过程中甲状腺激素（T4和T3）、脱碘酶（D1、D2和D3）和甲状腺激素受体（TRαA、TRαB和TRβ）的表达调控；其次，鉴定三个TRs结合的DNA序列，并结合生物信息学方法预测它们的靶基因；再者，通过IP方法鉴定与TR结合的蛋白；最后,通过斑马鱼模式生物进一步分析TR及其结合蛋白在基因调控中的功能。通过本研究，初步获得了TH、TRs与Ds三者在牙鲆变态中的表达及其可能的作用，鉴定了部分TRs直接作用的靶基因，以及和TRs互作的蛋白，发现了TR与Drosha蛋白之间的互作关系，这些研究结果为揭示甲状腺激素调控牙鲆仔鱼变态发育的分子机制提供重要的研究积累。在该研究中我们也发现TRs介导TH能够直接靶向视网膜感光系统相关基因进而调节其在仔鱼变态中的表达，由此推测，TH可能在牙鲆视网膜感光系统适应仔鱼变态进程中发挥重要作用，其详细的分子调控机制有待进一步深入探讨。