學位論文
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Item Him受Tin基因調控抑制心臟細胞分化(2008) 郭明偉; Ming-Wei Kuo果蠅的基因tinman (tin)與脊椎動物之Nkx2-5為同源基因，扮演著果蠅的心臟發育與維持功能的樞紐角色。胚胎發育時，如果tin的功能缺失，原本將形成心臟的先驅細胞亦會跟著缺失，導致心臟無法發育成熟；可是在胚胎發育晚期，tin的功能缺失卻只導致各式心臟細胞的型態異常，而使心臟無法發揮正常功能，但胚胎仍能存活。這表示tin在胚胎發育早期是心臟先驅細胞進行特化所需，而在晚期則專司功能之分化。普遍相信，tin應非單獨直接作用在未來發育成心臟的細胞，而被認為是活化許多下游基因，或與其他轉錄因子協同合作發揮效用，以達到健全果蠅心臟形態與功能之目的。在本研究中，我們發現了一個或許在tin的下游作用，並且跟心臟生成相關的基因—Ｈim。Ｈim基因在中胚層之表現，類似但稍晚於tin，並在胚胎發育末期，tin與Him共同表現於心臟與圍心細胞之中。比較tin與Him基因表現的時空挪移，我們提出一個假設：Ｈim是受tin所活化而影響的下游基因。尤有甚者，我們發現藉由RNAi降低Him之表現量會促進心臟細胞之生成；相反的，在中胚層專一提高Him基因的表現量，卻會抑制心臟細胞的生成。既然tin與Him兩者的表現位置互相重疊，我們認為Him可能是tin下游的直接標的。有關Him與心臟相關的專一性加強子已被鑑定出來，序列分析比對發現三個tin的認知結合序列存在Him的加強子區域中。在tin的突變株遺傳背景底下，或者共轉一tin競爭型抑制基因，皆會降低Him強化子的活性。反之，異位表現tin卻能活化Him與心臟相關的強化子。另外，分生實驗證明tin能與Him強化子上具保守性的認知序列接合。因此，我們推斷tin是Him的上游調控者。Item Angiotensin - converting enzyme related, Acer基因在果蠅心臟發育之功能及調控(2005) 林煥雯; Huan-wen LinRenin-angiotensin system（RAS）的主要功能之一為調控脊椎動物血壓的恆定，Angiotensin-converting enzyme（ACE）家族對於心臟發育及型態有重要的影響，近年研究顯示哺乳類ACE2及其在果蠅的同源基因Angiotensin -converting enzyme related（Acer）在胚胎發育時期表現於於心臟及附屬組織。由於果蠅和脊椎動物在心臟發育的形態和基因調控上有高度的保守性，且為研究心臟發育的優良模式，本研究針對Acer基因的表現與調控Acer做詳細的探討。原位雜合顯示Acer 為母系遺傳基因，最早可在受精卵中偵測到，在胚胎開始發育後隨即消失，直到germ band 完全延伸時表現於造背部的中胚層，當心臟先趨細胞形成後，Acer亦持續地表現在這些心肌細胞，直到外胚層背部癒合，且心肌細胞由兩側移動至背中線處結合形成管狀器官，Acer 在心臟特異性的表現顯示其在心臟發育扮演一定的角色，而先前研究也證實在Acer的突變胚胎心肌及圍心細胞有缺失的性狀。為了解上游調控Acer在心臟功能的基因，我們也找控制Acer在心臟特異性表現的增進子(enhancer) 是位在-188~1211序列間，增進子趨動報導基因的表現型式與Acer相似，研究也証實Tinman (tin)和Pannier (pnr)可直接調控Acer基因的表現，顯示Acer 為tin 及pnr的下游基因。由於脊椎動物ACE也會調控血壓的恆定，近而影響心血管功能，我們也嘗試了解Acer基因的活性是否會影響果蠅心臟功能，初步結果顯示，當Acer過度表現除了少數胚胎心肌細胞增生在胚胎發育時死亡外，大部分的果蠅可存活到成蟲，心臟跳動速率不受影響，但心臟較不能耐受激烈的收縮，顯示Acer在成體果蠅心臟功能上也扮演一定的角色。Item 鑑定Him基因於果蠅心臟發育的功能(2004) 林永祥; Yong-Siang Lin動物發育過程中，心臟是第一個有功能器官。生理上，心臟提供血液循環全身的動力，因此心臟是動物體最重要的器官之一，撇開形態上的差別，果蠅的心臟發育，在許多方面與脊椎動物的心臟發育是相似的，例如：兩者的心臟皆由中胚層衍生，參與控制心臟特化及分化的基因在不同物種間具有高度的演化保守性，如轉錄因子： tinman，gata4，mef2在果蠅及哺乳動物心臟發生的過程中表現的類似型態及相似功能。其中Homeobox gene tinman最為重要，tinman的突變果蠅，沒有背血管先驅細胞產生，也就是說不會有心臟的產生，在不同物種中如老鼠、青蛙、魚也找到與tinman相似的NKX2 group基因，且這些同源基因在心臟的發育上也扮演不可或缺的角色。研究顯示tinman籍由許多下游或平行基因的協同作用執行其在心臟發育的功能，而進一步探討這些基因間的相互關係，有助吾人對心臟發育全面的瞭解。本研究的主要目的在進一步分離更多與心臟發育有關的基因並闡明其在心臟發育的角色，籍由果蠅基因體計畫網站所提供的平台（Berkeley Drosophila Genome Project: Patterns of gene expression in Drosophila embryogenesis），我們鑑定出一個與心臟發育有關的候選基因Him，相較於tinman，Him略晚表現於中胚層為，晚期侷限於心臟與tinman相同，由於tinman為果蠅心臟發育上所必需的基因，him 與tinman 在表現形態的關係是否也反應兩者在心臟發育拌演的角色，則為本研究所要探討的問題。利用原位雜合（In situ hybridization）我們詳細確認Him表現於心肌及圍心細胞，以心臟特異性的分子標誌染色，我們發現 Him 功能缺失的果蠅突變株心肌細胞會增多，這樣的性狀也同樣的以RNAi的轉殖果蠅株得到証實，相反的在Him的功能獲效之果蠅株中，心肌細胞則增多。此外由啟動子的研究當中，我們確認了Him在中胚層的表現子，也証實其在中胚層的表現是受到Tinman、Pannier及Dmef2發育特定基因的調控。