小鼠心臟中新同源箱基因之分子選殖與分析
Molecular Cloning and Characterizing of Novel Mu rine Heart Expressed Homeobox Genes
同源箱基因群 (homeobox gene superfamily) 是一群會轉譯出同源區蛋白 (homeodomain protein) 的基 因群。同源區蛋白在生物發育的過程中往往扮演轉錄調節因子 (transcription factor) 的角色以調節整 個發育過程;同源區蛋白中的同源區 (homeodomain) 包含 60 個高保留性的氨基酸,同源區蛋白即 藉由其同源區去辨認下游的目標基因的調控區並與之結合,以調節該基因的表現。在哺乳動物的胚 胎中,心臟是第一個形成並具有功能的器官。心臟的發育開始於胚胎的原腸期,為許多調控因子參 與的複雜過程。故本研究主要是選殖心臟表現的同源箱基因,並初步分析基因的表現型態。
為了選殖表現於小鼠心臟的新同源箱基因,本研究根據同源區中高保留氨基酸序列設計退化引子 (d egenerate primer) 以進行 nested PCR ;之後,再從電腦網路上進行 mouse ESTs cDNA library 搜尋;
藉由以上方法得到出一段長度為 663 bp 新同源箱基因片段 Dux-3 。 Dux-3 基因片段可轉譯出一段 包含 221 個氨基酸的序列,其中包括兩個 paired-type 的同源區序列。從小鼠多組織北方墨點實驗分 析結果顯示, Dux-3 的 mRNA 主要表現在心臟,長度約 1.35 kb ;進一步經由原位雜交實驗證實 D ux-3 RNA 在成鼠心臟的心室外圍部位以及在小鼠胚胎第 13.5 及 15.5 天的心臟有表現。另外,經比 較 Dux-3 的同源區之氨基酸序列後發現, Dux-3 兩個同源區序列與調節人類顏面上肩胛肌肉失養症 (FSHD) 可能有關的 D4Z4 tandem repeat 之中的兩個同源區序列 (D4Z4 homeodomain 1 , D4Z4 ho meodomain 2) 有極高度相似性。
本研究成功地選殖出在心臟表現並含有兩個同源箱的新同源箱基因 Dux-3 。實驗證明, Dux-3 表現 在成鼠心臟的心室外圍部位及第 13.5 和 15.5 天鼠胚的心臟,故 Dux-3 基因的表現可能與心臟發育 過程有關。另外從與調節人類調節顏面上肩胛肌肉失養症 (FSHD) 有關的兩個同源區序列 (D4Z4 ho meodomain 1 , D4Z4 homeodomain 2) 有極高度的相似性結果推論, Dux-3 或許與肌肉功能的調節 與維持有關。