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一、Him 為果蠅心臟發育所需

本實驗室對 Him 的研究,由 Df(1)22622DL/ DP(1;3)JC153 此一品

系 果 蠅 , 自 交 後 產 生 Df(1)22622DL/Df(1)22622DL (mutant) 、 Df(1)22622DL/DP(1;3)JC153 (wild type)、DP(1;3)JC153/ DP(1;3)JC153 (overexpression) ,三種基因型,以 anti-Dmef2 抗體染色的結果,發 現有的胚胎心臟細胞有增加的現象;而有的胚胎心臟細胞則減少(Fig.

1)。再進一步以基因轉殖果蠅 UAS-Him (overexpression) 及 Him-pWIZ (loss of function)染 anti-Tin 及 anti-Dmef2 染色,在 overexpression 發

現心臟細胞數目減少;而在loss of function 發現心臟數目變多的情形 (Fig. 2)。此一情況與 Liotta 在肌肉所見相同,故 Him 在中胚層不論是 心臟與肌肉,都扮演著repressor 的角色 (Lin, 2004 #130)。

二、果蠅胚胎原位雜合染色

將 tin 與 Him 的基因表現情形做比較:胚胎早期 (stage 7~12) Him

的基因表現約略晚於tin,但在胚胎發育晚期 (stage 15 以後),兩者共 同表現於心臟(Fig. 3)。在果蠅胚胎發育早期,Him 可能受 tin 的調控 活化,故晚於tin 表現;但在胚胎晚期 tin、Him 共同表現於心臟,代 表兩者在心臟發育上都是相當重要的角色。

三、Him gene enhancer 同源序列之分析

利用生物資訊網站 National Center for Biotechnology Information (NCBI),輸入 Him protein 之胺基酸序列,利用該網站 blast 的功能搜 尋同源物種,結果搜尋到具有該基因同源蛋白質產物的物種如下:

Drosophila melanogasterDrosophila sechelliaDrosophila yakubaDrosophila erectaDrosophila simulansDrosophila persimilisDrosophila ananassaeDrosophila willistoniDrosophila pseudoobscuraDrosophila mojavensisDrosophila virilisDrosophila grimshawi 等十二個果蠅品系,沒有其他果蠅以外的物種,表示 Him

是專屬於果蠅所特有的基因,故本實驗室挑了其中四個親緣關係差異 較大的四個品系: D. melanogaster D. erecta D. pseudoobscuraD. ananassae,將其 enhancer 的序列找出,並以生物資訊軟體 Vector

NTI 做同源分析 (Fig. 4 ),將 D. melanogaster 品系果蠅在 Him 基因

上的 enhancer 序列分析出可能受 tinpnrd-mef2 所調控的認知序 列,以轉錄起始點當作+1,標定出各個認知序列的位置,並與另三個 品系作同源比對 (Fig. 5 ). 發現在-75 位置的 D-mef2 認知序列以及 -206 位置的 Tin 認知序列具有 100%的高度保守性。再往上游包括一

個D-Mef2 (-1023)、二個 Tin (-1111、-1346) 以及二個 Pnr (-1645、-2323) 則隨親源關係越遠保守性越低。

四、EMSA

純化三種轉錄因子蛋白,Tin、Pnr、D-mef2,與設計好含各轉錄 因子認知序列之Him enhancer 之片段 DNA,在結合反應之後跑膠,

SYBR Green 果然有 band Shift 之現象。証明 Him enhancer 2.2 kb 上的確含有該三種轉錄因子的調控序列 (Fig. 6),且 Tin、Pnr、D-mef2 的轉錄因子確實能結合在各含有該轉錄因子序列的DNA 片段上。但 以D-mef2 最明顯而 Tin 的 band shift 最微弱,因此這個實驗或者需要 再進一步加強,或者可以改用S2 cell culture 做 Chromatin IP,來取代 EMSA。

五、Him 基因的 enhancer 在果蠅心臟表現之研究 1. Control

以外胚層之特定表現基因 en-GAL4,於外胚層誘導 UAS-GFP 之

表現,使外胚層中具有en 基因表現的細胞發出綠螢光,作為 Him-en 2.2 過度表現圖像之標準 (Fig. 7A)。

2.Overexpression

以外胚層之特定表現基因 en-GAL4,於外胚層誘導 tin 之表現,卻

能間接誘發Him-en 2.2 reporter 於外胚層表現出綠螢光 (Fig. 7C)。此 ectopic expression 證明轉錄因子 Tin 能活化 Him en2.2 reporter 的表

現。但是,同樣的異位表現 pnr 與 d-mef2 卻無法誘導 Him en2.2 reporter 於外胚層表現綠螢光 (Fig. 7D、E)。而共轉 tin, pnr 或共轉 tin, d-mef2 雖然也可看見綠螢光的異位表現,但無法進一步分析共轉與

單獨的異位表現螢光是否有所差異。因此無法藉由此得知 pnr 或 d-mef2 與 tin 同時表現時,是否有協助 tin 的效果。

3. Loss of function

以中胚層之特定表現基因 twist24B-Gal4,於中胚層誘導 tinpnr

dominant negative,皆間接導致心臟的 Him en2.2 reporter 綠螢光表 現減少 (Fig. 8 B、C),而 d-mef2 mutant 的遺傳背景下卻不見 Him en2.2 的螢光表現量減少 (Fig. 8D)。由於 tin 與 pnr 的競爭型抑制會造成果 蠅胚胎的心臟發育缺失(Lockwood, 2002 #38),故其 Him en2.2 螢光表 現減少可能是由於心臟細胞消失所導致。

此實驗結果可以證明,對於 Him en2.2,轉錄因子 tin 與其有直接 的活化關係,而pnr 則是必須不可或缺的但可能不是直接的活化者,

d-mef2 則由此實驗並沒發現與 Him en2.2 有何關係。

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