模式生物之海胆.doc

海胆自 1891 年，Hans Driesh（1876－1941 年）在显微镜下把刚刚完成第一次卵裂的海胆 胚胎一分为二，结果发现，分开后的两个细胞各自形成了一个完整幼虫这一实验证明胚 胎具有调整发育的能力，为现代发育生物学奠定了第一块观念里程碑，后以其易于得到大 量受精精卵，同步发育，胚体透明，孵化速度快的特点成为了生物学研究的模式生物 在 2006 年休斯敦贝勒医学院(Baylor College of Medicine，BCM-HGSC)人类基因组测序中 心主持的海胆基因组测序计划（Sea Urchin Genome Sequencing Project ,SUGSP)协会， 于 11 月 9 日宣布完成对紫海胆（Strongylocentrotus purpuratus）基因组的破译、分析 工作结果刊登于 11 月 10 日 Science 杂志 由于棘皮动物的胚胎形成方式和脊索动物一样，所以样子虽然看起来原始，但实际上是包 括人在内的脊索动物的近亲因此海胆引起基因组测序人员的重视而测序的结果分析表 明 1 海胆与人类有许多相似基因，但是人类基因数量比较多，提示在海胆与人类分道扬镳后, 脊椎动物在进化过程中至少出现过两次全基因组复制 2 人类有固有性免疫系统和获得性免疫系统。

海胆只有很少的获得性免疫系统的基因，但 其固有性免疫识别受体比动物的要复杂许多这些受体基因包括 222 个 Toll 样受体、200 多个 NACHT 区富亮氨酸重复蛋白（NACHT domain–leucine-rich repeat proteins，与核 苷酸结合寡聚物形成功能域（nucleotide-binding oligomerization domain，NOD）和脊 椎动物的 NALP 蛋白相似）组成的超家族、大量富含半胱氨酸的蛋白（cysteine-rich proteins，CRP） 免疫和造血调节蛋白的类似物先前只在脊索动物发现过，或者这些蛋白 的基因只出现于有颚脊椎动物的获得性免疫系统中这些结果强调了受体的动态利用、免 疫识别的复杂性也许是后口动物的基本结构，预示了两侧对称祖先的特征 3 海胆是胚胎发育研究的模式生物研究人员利用高通量 tiling arrays 对胚胎期一直到 原常胚期 S. purpuratus 所表达的全部蛋白的特征进行分析，发现只有一小部分细胞的表 达量很低的基因才能够完成全部拼接至少 11，000－12，000 基因作用于胚胎发生，用于 编码转录因子、信号蛋白和一些经典的细胞骨架蛋白、代谢蛋白。

只有一小部分基因用于 编码免疫系统蛋白和感受器蛋白在基因之间的区域中发现了成千上万种小的功能未知的 不对称转录本 ranscript 4 海胆外表简单，没有耳朵，也没有眼睛，但是其管足（tube foot）上有视觉蛋白，似乎 也发挥作用. 而在2010年的6月的《海洋环境科学》第29卷第3期上《消油剂对马粪海胆污染效应的影响》 中通过测定海胆中的SOD、CAT活性的高低可间接反应出生物体内氧自由基含量的变化,因此 可用作生物学标记来反映鱼类、贝类等水生生物暴露到毒物中的反应 2010年12月的《生物技术通报》虾夷马粪海胆( Strongylocentrotus intermedius)Vasa基 因的克隆与表达 Vasa基因是DEAD￿box 家族成员中的种ATP依赖的RNA解旋酶编码基因, 在生殖系分化过程 中发挥重要作用采用同源克隆和cDNA末端快速扩增技术( RACE ), 从虾夷马粪海胆精巢 中克隆得到Vasa基因3 端cDNA 序列该3 末端cDNA长1 057 bp, 与太平洋牡蛎、紫球海胆、 非洲爪蟾、小鼠及虹鳟经同源进行比对, 其中与紫球海胆的同源率最高达到95%, 并确定其 为DEAD￿box家族的Vasa亚家族成员利用实时定量RT￿PCR检测Vasa mRNA 在虾夷马粪海胆 组织和胚胎发育期的表达情况, 研究结果表明Vasa基因在生殖腺表达量最高, 雌、雄个体 生殖腺中转录水平上的表达差异明显, 雄性高于雌性, 差异显著( P < 0￿05) , 在肠、体 腔液、肌肉、围口膜、管足中表达量低, 其中体腔液表达量最低。

胚胎发育期检测发现 Vasa基因在16细胞期时表达量最高, 16细胞期后表达量呈下降趋势, 囊胚期表达量最低 试验结果为虾夷马粪海胆生殖系统起源、分化研究提供科学依据对于虾夷马粪海胆生殖系分化途径来讲, Vasa可作为一种有利的研究工具, 追溯其生殖系的起 源和分化参考文献 《生物技术通报》 《虾夷马粪海胆( Strongylocentrotus intermedius)Vasa基因的克隆 与表达》 by 杨晓飞常亚青姜玉声《海洋环境科学》 《消油剂对马粪海胆污染效应的影响》by吕福荣 熊德琪孟月 2008211676。