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通过注射和电穿孔的斑马鱼Otocyst的MIF Morpholinos直接运抵影响内耳发展


JoVE 2466 1/07/2011

1Department of Veterinary Science, University of Wisconsin, Madison, 2Department of Cell and Developmental Biology, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 3Present address: Department of Pulmonary Medicine, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 4Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI

在24hpf的斑马鱼otocyst morpholinos直接传递到一个方法来已经研制成功。管腔奥迪的囊泡和电的影响渗透到使用morpholinos显微注射,我们能够绕过morpholinos对大脑的影响,并获得具体到内耳的影响。

Other articles by Yu-chi Shen on PubMed

Otx5 调节显示中的斑马鱼松果体情结的昼夜节律性表达的基因。

Photoneuroendocrine 系统环境光照条件转化为昼夜生产的内分泌及神经内分泌的信号。这一过程的核心是松果机关,具有周期性的合成和释放的褪黑激素影响睡眠模式和季节性繁殖了保守的作用。在较低的脊椎动物,松果器官包含其活动头拖拽内源性生物钟和调节转录的松果体细胞的感受器。在哺乳动物,松果体功能受影响到内源性生物钟的视交叉上核网站项目的视网膜感光细胞。Multisynaptic 的路径然后继电器昼夜节律性和光周期对松果器官有关的信息。同源基因锥杆盒 (crx) orthodenticle 同源盒基因 (外 otx) 家族的成员被认为调节松果体昼夜节律性活动。在鼠标,有针对性的 Crx 灭活导致松果体基因表达和向光/暗周期减毒的夹带的减少。在这里我们展示 crx 和 otx5 orthologs 松果器官和幼虫的斑马鱼非对称定位的 parapineal 表示。昼夜节律基因表达的 Crx 表达式中的减少不会影响,但具体抑制 Otx5 的枯竭。我们的研究结果表明,Otx5,而不是 Crx 调节显示中的斑马鱼松果体情结的昼夜节律性表达的基因。

斑马鱼锥杆 (crx) 同源盒基因促进 Retinogenesis。

哺乳动物的锥杆 (Crx) 同源盒基因是已知参与分化和视网膜感光细胞的生存和节律的 photoentrainment 外 Otx 基因家族的不同成员。斑马鱼在 Otx5/crx orthology 类中,有两个基因和我们以前表明该 crx 可以激活视紫红质表达在试管里和那 otx5 (orthodenticle 相关基因),但不是 crx 调节松果体昼夜节律基因的表达。在这里,我们显示该斑马鱼 crx 并未规定绿光更和松果体其他感光器特定基因的表达。我们进一步显示该 crx 表示,增殖视网膜祖细胞中,可能会涉及在阵列早期视神经普利和促进视网膜祖细胞,包括感光细胞的分化。这些结果表明在视网膜规格和分化过程的斑马鱼 crx 新型功能。

钙粘蛋白-2 参加的斑马鱼内耳形态发育。

控制从 placode 到三维的器官功能的内耳形态发生的分子机制还不太清楚。我们推测细胞粘附,介导钙粘蛋白的分子,与内耳形成的各个阶段保持很大的贡献。钙粘蛋白-2 (Cdh2) 功能在耳囊泡形态发生期间通过检查 morpholino 反义寡核苷酸组合式和玻璃洋葱 (glo) (Cdh2 突变体) 进行了调查斑马鱼胚胎。Placode 形成、 空化泡和规范通常情况下,发生但 Cdh2 虚而受到影响的耳的囊泡形态发生: 半规管减少了或不存在。Phalloidin 染色的毛细胞 stereocillia 表明钙粘蛋白-2 (cdh2) 损失的功能并不影响毛细胞数量,但乙酰化微管蛋白标记表明该毛细胞 kinocilia 被较短和不规则形状。Statoacoustic 神经节大小大大减少,其中建议该神经元分化或成熟受到影响。此外,cdh2 损失的函数做不会一般发育延迟,因为分化的其他组织,包括眼、 工作正常进行。这些研究结果表明 Cdh2 有选择性地影响人骨形成上皮细胞的运动,特别是半规管形成,期间正常耳 mophogenesis。

钙粘蛋白-4 在斑马鱼颅神经节和侧线系统的发展发挥作用。

我们以前曾报道 (也称为 R-钙),钙粘蛋白-4 表示了大多数发展中国家斑马鱼颅和侧线神经节。钙粘蛋白-4 (Cdh4) 功能的斑马鱼这些结构的形成进行了研究使用 morpholino 反义技术。颅骨和侧线神经节和侧线神经分化和 cdh4 morphants neuromasts 分析了使用多个神经标记。我们发现 morphant 颅骨和侧线神经节的子集是杂乱无章、 规模较小,以减少染色,和/或改变比较来控制胚胎形状。增加可能导致这些缺陷的 morphant 神经节细胞死亡。此外,cdh4 morphants 有较短的侧线神经和为数较少的 neuromasts,有可能引起中断迁移的侧线原基。这些结果表明,Cdh4 在斑马鱼侧线系统的正常形成和子集的颅神经节方面发挥作用。

跨膜内耳 (tmie) 基因有助于前庭和侧线发展和斑马鱼 (表达序列标签斑马鱼) 的功能。

内耳是个复杂的器官,包含感官的组织,包括毛细胞的发展不很了解。我们的长期目标是发现基因的正确形成与内耳和其感官的组织功能的关键。一个新的基因,跨膜内耳 (Tmie),被发现与聆讯有关各种疾病时有缺陷导致小鼠和人类。同源 tmie 在斑马鱼的基因被克隆和表达特点 24 和 51 小时 post-fertilization 之间。胚胎注入 morpholinos (MO) 针对 tmie 展出盘旋游泳行为 (大约 37%),phenocopying 与 Tmie 基因突变的小鼠 ; 半规管形成受到干扰、 头发细胞数量减少,和成熟的电活性侧线 neuromasts 被推迟。与鼠标,tmie 似乎是内耳发育和功能的斑马鱼和毛细胞成熟的需要在前庭和侧线系统。

美国密歇根大学生物医学工程设计课程中的学生团队构造研究斑马鱼发展微流控生物反应器。

斑马鱼是一种宝贵的模式教学发展、 分子和细胞生物学 ;水产科学 ;比较解剖学 ;生理学 ;和遗传学。我们在这里展示的斑马鱼提供优秀的模型的系统,教工程原则。生物医学工程类中的七名成员本科团队设计、 建造、 和测试斑马鱼微流控生物反应器应用微流体,新兴的工程技术,研究斑马鱼的发展。在这学期,学生学到工程和生物学实验设计、 芯片的微细加工、 数学建模、 斑马鱼饲养、 发育生物学、 流体动力学、 显微镜,和基本的分子生物学理论和技术的原则。团队努力最大化每个人的贡献,并提出了每周的书面和口头报告。两个博士后、 研究生和三个学院教员协调,并指示在工程、 分子,及发育生物学技能集最优混合团队。学生们介绍了两款海报,包括一个在斑马鱼会议在威斯康星州麦迪逊市 (2008 年 6 月)。

幼激素黑腹果蝇 Prepupal 发展中的作用。

变态的黑腹果蝇中澄清 (JH) 保幼激素的作用,语料库 allata 细胞,产生 JH 被杀使用细胞死亡基因严峻。这些 allatectomized (CAX) 幼虫在 pupariation 规模比较小,死于头部外翻。他们表现出不成熟蜕皮激素受体 B1 (EcR B1) 中的感受器和光叶、 光叶,扩散的下调和分离的 R7 R8 髓质在 prepupal 期间。所有这些影响的 allatectomy 被推翻由喂含有 JH 模拟 (JHM) pyriproxifen 的饮食上的三龄幼虫或流浪的发病 JH III 或 JHM 的应用程序。眼睛和视叶发展中施放耐 (Met)-空突变体模仿的 CAX prepupae,但突变形成可行的成年人,标志着其视叶 neuropils 的组织中的异常。Met(27) 幼虫取食 JHM 饮食没有不救过早的 EcR B1 表达式或下调的扩散,但并未部分救援的 R7,暗示其他途径除了孟买可能参与调解 JH 回应过早分离。满足 RNAi 在感光细胞的选择性表达造成他们过早的 EcR B1 表达和分离 R7 和 R8,但驾驶会见了 RNAi 椎板神经元只会导致叶片的 EcR B1 早熟外观。因此,缺乏 JH 和孟买导致 heterochronic 转变中,很可能会导致某些单元格,曲解 ecdysteroid 从视觉系统的发展及其受体的山峰该驱动器变态。

细胞因子巨噬细胞迁移抑制因子 (MIF) 作为在发展中国家内耳的斑马鱼,斑马鱼表达序列标签的营养素。

巨噬细胞迁移抑制因子 (MIF) 在免疫系统中发挥多才多艺的角色。MIF 还广泛表示的是胚胎发展过程中,特别是在中枢神经系统中,虽然其在神经发育中的作用只开始被理解。从青蛙、 小鼠和斑马鱼的证据表明 MIF 早期发展的感官系统,包括听觉系统作为神经营养因子主要作用。在这里我们显示斑马鱼 mif 通路是感觉毛细胞 (HC) 和耳朵的感觉神经元细胞生存、 HC 分化、 半规管形成、 statoacoustic 神经节 (SAG) 发展和侧线 HC 分化为所需。这是与 MIF 表示在哺乳动物和禽听觉系统开发和促进小鼠和小鸡凹陷突起和神经元存活,为 MIF 示范教学的关键作用,在脊椎动物耳发展我们的研究结果相一致。

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