国家自然基金项目-调控内胚层组织器官发育的分子机制研究.doc

PAGE PAGE 1 项目名称： 调控内胚层组织器官发育的分子机制研究 首席科学家： 起止年限： 2009.1至2013.8 依托部门： 教育部 重庆市科委 一、研究内容 在本项目拟开展的研究工作中，我们将应用斑马鱼、非洲爪蟾、小鼠等模式动物和胚胎干细胞研究体系，以肝脏和胰腺这两个重要的内胚层器官为主要研究对象，辅以肠道的研究，沿着从内胚层细胞到内胚层器官前体细胞的命运预定、到前体细胞的分化和成熟功能细胞的形成、到器官的形态建成、功能发挥、和受损再生的动态连续过程，全面深入地研究在内胚层组织器官特别是肝脏和胰腺的发育和再生过程中发挥重要功能的因子、信号途径和表观遗传稳定性的作用机制，并阐明其中可能存在的时间、空间网络关联。按照本项目拟设置的三个课题，具有研究内容如下： 课题一：调控肝脏和肠道发育的分子机理研究 斑马鱼体节形成早期预定的肝脏和肠道前体细胞在内胚层中的细胞谱系定位。1）可用于精确定位和分选预定的肝脏、肠道前体细胞的转基因斑马鱼的建立；2）4－6体节时期预定的肝脏和肠道前体细胞在内胚层中的细胞谱系定位。 在斑马鱼预定的肝脏或肠道前体细胞中特异和差异表达基因的筛选及其功能机制研究。1）4－6体节时期斑马鱼预定的肝脏、肠道前体细胞分选，两者之间及其分别与原肠中期内胚层细胞差异表达基因的芯片筛选；2）差异表达基因发挥功能的分子机理研究。 肝细胞命运决定后调控肝脏发育基因的筛选与功能研究。1）肝脏发育不同时期的差异表达基因的芯片筛选；2）差异表达基因的功能和作用机理研究。 利用胚胎干细胞体系研究肝前体及肝细胞体外分化的分子机理。1）胚胎干细胞向肝脏前体细胞分化过程中命运决定的分子机理；2）胚胎干细胞来源的肝脏前体细胞的基因表达特性分析，影响其定向分化的关键基因的寻找及作用机理研究；3）胚胎干细胞来源的肝脏前体细胞的体外分化能力及分子机理研究。 组蛋白H3的N端三甲基化表观遗传调控机制在由胚胎干细胞到肝细胞分化过程中的功能。1）肝干细胞的形成与分化中组蛋白H3 N端三甲基化与染色质形成的关系；2）肝细胞特异的组蛋白H3 N端三甲基化酶的克隆；3）H3 N端三甲基化在从胚胎干细胞到肝细胞分化过程中的表观遗传稳定性及功能的系统研究；4）肝细胞特异性组蛋白H3 N端三甲基化酶在肝细胞形成与分化中的作用与分子机理。 表观遗传在斑马鱼内胚层器官发育的不同阶段的稳定性及其功能的系统研究。1）在斑马鱼内胚层器官发育的不同阶段对H3K4Me3、H3K27Me3、H3K9/18Ac、H4K12Ac的表观遗传稳定性及功能的系统化研究；2）选取具有代表性的表观遗传位点，研究染色质上相应位点附近基因在调控内胚层器官发育中的功能及分子机理。 具有肝脏发育缺陷的斑马鱼突变体及致变基因的功能机制研究。1）具有肝脏发育缺陷突变体的表现型研究；2）导致肝脏发育缺陷的致变基因克隆及其调控肝脏发育的分子机理研究。 NEMO/IKK?的K63多泛素化在调控肝脏发育中的功能与分子机理。1）NEMO/IKK?及其多泛素化在调控斑马鱼肝脏发育中的功能；2）NEMO/IKK?多泛素化酶的确定及其在肝脏发育中的功能。 Wnt信号途径及其上游调控因子KLP在斑马鱼肝脏发育中的功能机制。1）Wnt信号途径调控肝脏发育的分子机理；2）KLP调控肝脏发育的分子机理。 课题二：调控胰腺发育的分子机理研究 在斑马鱼预定的胰内外分泌前体细胞中差异表达基因的筛选及其功能机制研究。1）斑马鱼原肠中后期内胚层细胞、4－6体节时期预定的内、外分泌前体细胞及非预定的胰腺前体细胞的分选，四者差异表达基因的芯片筛选；2）差异表达基因的表达模式、功能和作用机制研究。 非洲爪蟾预定的胰腺内胚层细胞特异性调控因子的筛选和功能机制研究。1）非洲爪蟾囊胚晚期/原肠早期预定的胰腺内胚层细胞的细胞谱系分析定位；2）基因芯片比较正常的预定胰腺内胚层细胞与BMS453处理过的内胚层细胞、RA处理过的内胚层细胞、高表达了Hex的内胚层细胞、高表达了VegT和β-catenin的爪蟾胚胎多能性前体细胞的基因表达图谱以筛选出决定预定胰腺内胚层细胞的特异性内在调控因子；3）对筛选所得重要调控因子发挥功能的分子机理研究。 非洲爪蟾胰腺特异性表达的新基因的筛选及功能机制研究。1）利用大规模整体原位杂交从非洲爪蟾胚胎及成体的胰腺cDNA文库中筛选胰腺特异性表达的新基因；2）新基因调控胰腺发育的功能及分子机理研究。 Hex特异性地诱导腹侧胰腺前体细胞增多的分子机理研究。1）Hex在原肠胚期过量表达诱导巨大腹侧胰腺的细胞机制研究；2）Hex的相互作用因子、在染色质上附着位点、下游调控基因的筛选及其调控胰腺发育的分子机理研究。 非洲爪蟾胚胎胰腺和肝脏的体外重建。1）在经过早期紫外线照射形成的爪蟾belly piece中选择性地恢