项目名称：重要亲源分子对胚层诱导和分化的调控首席科学家：VIP免费

第1页共27页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共27页项目名称：重要亲源分子对胚层诱导和分化的调控首席科学家：孟安明清华大学起止年限：2011.1至2015.8依托部门：教育部第2页共27页第1页共27页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共27页二、预期目标1.总体目标人类和脊椎动物的生命周期起始于受精卵胚胎的早期发育，对该过程的深入了解对于优生优育、人类健康和医学、畜禽生产、物种保护等都有重要的潜在价值。本项目将稳定一支高学术水平的研究团队，充分利用斑马鱼、爪蛙和哺乳动物细胞系等研究系统的优势和互补性，重点研究母源和父源因子，研究它们在胚胎卵裂、体轴决定、胚层形成、细胞分化与迁移等过程中的作用，深入了解它们发挥功能的分子机制和调控网络，从而更全面、系统地认识脊椎动物早期胚胎发育的分子调控网络；在相关领域取得一些理论、方法和技术突破，促进我国基础医学和生殖、代谢、干细胞相关疾病等领域的发展；培养高水平研究人才，形成能够持续进行创新性研究的能力；促进我国发育生物学学科的发展。2.五年预期目标在五年的实施过程中，本团队将围绕设定的关键科学问题，从分析胚层的决定和分化、卵母细胞及早期卵裂的周期控制以及干细胞分化潜能的控制等生物学现象入手，实现如下目标：1）鉴定一批脊椎动物母源因子，明确数个因子在早期胚胎胚层诱导和分化中的作用，认知中囊胚转换的分子调控机理；发现相关的新的信号通路或新的信号网络调控机制，加深对早期胚胎发育调控机理的认识。2）鉴定一批脊椎动物父源特异性RNA，有可能突破性地发现父源RNA在胚胎早期发育中的普遍作用和特异性作用及其机理。3）了解已知的几个多能性因子在胚层形成和分化中与母源胚层决定信号之间的调控关系，探索数个母源或父源因子在干细胞多能性和定向分化中的作用。4）建立新的母源和父源因子鉴定和功能研究技术，完善相应当研究平台。5）发表高影响因子文章5－10篇；在国际主流期刊上发表论文50－80篇。第3页共27页第2页共27页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共27页6）培养可持续发展的学术梯队：博士后、副研究员10-12名；博士生40-50名；技术支持人员8-10名第4页共27页第3页共27页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共27页三、研究方案总体研究方案1．学术思想本项目的中心学术思想是以斑马鱼和爪蛙为模式生物，辅以哺乳动物胚胎干细胞研究系统，从分子、细胞和胚胎整体水平阐述胚胎早期发育过程中，预存于卵子和精子中的亲源分子在胚层发育中的功能和调控机制，着力于未知亲源分子的鉴定、发育功能分析、基因表达调控机制分析和对细胞信号通路的新的调控机制的探索。2．技术路线本项目将利用斑马鱼和爪蛙两种模式动物的优势，采用反向遗传分析和正向遗传分析的策略，鉴定与胚层形成相关的母源和父源因子，然后利用已有的基因表达、功能和机制研究技术手段，探讨这些因子在早期发育中的功能和作用机制。在利用正向遗传学方法研究斑马鱼母源因子对胚层诱导和分化的影响方面，我们利用Tol2转座子插入法捕获母体基因，当转座子基因组（含GFP报告基因）插入到一个母体基因内时，GFP报告基因的表达将受该母体基因启动子的控制，因而在卵母细胞中可观察到GFP的存在；通过Tail－PCR、invertedPCR、RACE等方法，可以比较容易地克隆出该母体基因。如果杂合体之间配种得到的F2纯合体能够长大到性成熟，雌性个体因该母源基因被转座子破坏而不能表达出有功能的蛋白，其产出的卵子中就缺乏该母源基因产物，与野生型或杂合型雄性个体的精子受精后的胚胎就可能出现胚层诱导和分化等方面的缺陷，称之为母源突变体。我们获得母源突变体之后，将检测突变体胚胎中各个胚层的标记基因的表达、Wnt、Nodal、BMP等关键发育信号通路的组份的表达；在突变体中过表达一些胚层诱导和分化的关键基因如sqt、beta-catenin、bmp2b、fgf8、sox32等,确定它们与突变的母源基因之间的遗传互作关系。为了深入阐明有重要功能的母源因子的作用机理，将利用酵母双杂交、免疫...