非洲爪蟾课件

ModelOrganismDEVELOPMENTALBIOLOGYOfXenopusLaevisLecturesbytheFirstGroupOutline1、非洲爪蟾简介；2、重要的模式生物;3、胚胎发育-重点讲原肠胚；4、ExperimentalMethods；5、标志性研究-重点戈登核移植；6、标志性研究；7、提问环节非洲爪蟾学名：Xenopuslaevis属名：Xenopus门：脊索动物门(PhylumChordata）亚门：脊椎动物亚门(Vertebrata)

纲：两栖纲（Amphibia）

目：无尾目(Salientia)

科：负子蟾科(Pipidae)

重要的模式生物

优点：取卵方便：通过注射激素，可以随时诱导非洲爪蟾排卵，不受季节限制，更可通过人工授精获得受精卵；非洲爪蟾卵子和胚胎个体较大，直径可达1.4毫米，很方便进行实验胚胎学研究，如显微注射、胚胎切割和移植等；早期胚胎发育很快，在24℃下2天左右就可以孵化成可以自由游动的幼虫，便于进行研究；非洲爪蟾较为活泼，易于饲养。重要的模式生物严重缺陷：

•非洲爪蟾生命周期过长，从受精发育至成熟具生殖能力的成蛙需时一年；

•非洲爪蟾是异源四倍体生物，多数基因都存在4个拷贝，很难进行遗传突变试验。胚胎发育CleavageBlastulaGastrulationNeurulationTailbudstagePrelarvalshape

原肠胚

非洲爪蟾预定内胚层细胞内陷，形成狭缝状胚孔内陷引发原肠形成。原肠作用的下一个时期包括边缘区细胞的内卷以及动物半球细胞的外包和向胚孔处集中.随着瓶状细胞进入胚胎内部，背唇被后来内卷进入胚胎发育为头部中胚层前体的细胞代替。随着新细胞进入胚胎内部，囊胚腔被挤压到与背唇相对的一侧。最终，卵黄栓也被包入内部。Experimentalmethods•ForbiologicalactivitymeasurementthematerialtobeinjectedwillusuallybeamRNAmadeinvitro.•TheRNAsynthesisisperformedusingplasmidscarryingpromotersforRNApolymerasesofbacteriophagesuchasSp6,T3,orT7,andapoly(A)additionsitetoensureinvivoadditionofpoly(A)tostabilizethemessage.ExperimentalmethodsUntilsuchtimeasaglucocorticoid,ususallydexamethasone,isadded.Asalipid-solublesubstance,dexamethasonecanpenetrateintotheembryoandwillbindtothereceptor,liberatingitfromthehsp90,andallowingittomovetothenucleuswherethetranscriptionfactorpartofthemoleculecanexertitsbiologicalactivity.Experimentalmethods•InXenopus，itisnotpracticaltostudytheeffectsofmutatinggenestoinactivity,butforinhibitionexperimentstherearethreestandardprotocolswhichareveryeffective.•Themostcommonlyusedistheinjectionofantisensemorpholinooligosintofertilizedeggs.Experimentalmethods•Ifitisdesiredtoinhibitamaternallyactinggene,thenantisensedeoxy-oligonucleotidesarealsoeffective.•ItisoftenveryimportanttobeabletodepletetheoocyteofaspecificmRNAsinceitisduringthesestagesthatvariousmaternalcomponentsarelaiddownthatareessentialtolater,zygotic,development.

•Theantisenseoligoisinjectedintotheoocyteand,likethemorpholinos,hybridizestothetargetmessages.ButinthiscasetheresultingRNA–DNAhybridisatargetforthenucleaseRNAseHwhichdestroysthemessage.ExperimentalmethodsInordertoestablishlaterdevelopmentaleffectsoftheseexperimentsitisthennecessarytomakethetreatedoocytesintoembryos.Progesterone→coloringthemwithavitaldye→reimplanting→embryoExperimentalmethods•Thethirdprotocolinvolvesthedesignofdominantnegativeversionsofgeneproductswhichcanspecificallyinhibitthenormalproteinonoverexpression.•InXenopus,particularlyextensiveusehasbeenmadeofdomainsversionsoftranscriptionfactors.•Theeffectordomainofthefactorisreplacedbyastrongactivator(e.g.VP16)orastrongrepressor(e.g.engrailedrepressor).Experimentalmethods•Iftheeffectof,say,theVP16fusionissimilartothenormalfactorthisshowsthatthenormalfactormustbeanactivator.•IftheEnRversiongivesanormalphenotypethenthetranscriptionfactorislikelytobearepressor.标志性研究•直到20世纪90年代，人们以非洲爪蟾为模型进行实验，找到了组织者中真正的作用分子：BMP信号抑制因子和Wnt信号抑制因子•

1962年，英国牛津大学的生物学家戈登利用非洲爪蟾进行了一系列的核移植试验，以研究不同发育时期胚胎细胞核的发育能力。此实验证明了细胞核的全能性，完成了世界上最早的克隆动物的实验，也开创了动物克隆的时代。标志性研究戈登先用紫外线照射爪蟾卵细胞，破坏其细胞核，然后取爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞、肝细胞、肾细胞等的细胞核，植入上述处理过的卵细胞内，其中一少部分卵会开始分裂并可发育至一定时期。利用蝌蚪小肠上皮细胞作为核供体，通过连续核移植的办法，戈登成功获得了少量蝌蚪，其中有几只成功发育成为成体爪蟾完成了世界上最早的克隆动物的实验。这一结果轰动了科学界，充分证明了细胞核的全能性，也开创了动物克隆的时代。有关研究2010年非洲爪蟾IL-6基因的克隆及生物信息学分析；2011年非洲爪蟾在生殖内分泌干扰作用、甲状腺干扰作用和胚胎发育毒性三方面的应用及其近年来的研究进展；2011年目的克隆非洲爪蟾β突触核蛋白基因(xenopus-β-synuclein,xSYNB)并研究其亚细胞定位；2011非洲爪蟾BAFF及其信号通路相关基因的比较生