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公共科学图书馆-遗传学。2016年11月;12(11):e1006439。
2016年11月30日在线发布。 数字对象标识:10.1371/journal.pgen.1006439
预防性维修识别码:PMC5130169
PMID:27902697

一种新型斑马鱼ret(雷特)先天性巨结肠的杂合模型确定了其功能性作用地图10作为肠神经系统表型严重程度的修正

Robert M W Hofstra,编辑器

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摘要

先天性巨结肠疾病(HSCR)的特征是远端结肠缺乏肠道神经元和严重的肠道运动障碍。为了了解HSCR的病理生理学和遗传学,我们开发了一种独特的斑马鱼模型,该模型将遗传、发育和体内生理学研究。我们展示了这一点ret(雷特)突变斑马鱼表现出HSCR的细胞、生理和遗传特征,包括肠神经元缺失、蠕动减少以及杂合状态下不同表型的表达。我们使用UAS-GAL4二元遗传系统进行实时成像实验,以驱动ENS祖细胞中的荧光蛋白表达。我们证明ENS祖细胞在ret(雷特)杂合子胚胎在增殖或存活方面没有改变,从而确定这是远端无神经节细胞增多症的主要致病机制。通过对实际肠道运动的实时成像,我们发现ret(雷特)突变体,部分受损ret(雷特)杂合子幼虫,并在神经元位置和组织肠道运动之间建立明确的相关性。我们利用了部分渗透剂ret(雷特)杂合表型作为敏感背景来测试候选修饰基因的影响。我们生成了地图10功能丧失突变体,显示肠神经元数量减少。重要的是,我们展示了地图10突变为ret(雷特)杂合子增强了ENS缺陷,支持地图10作为HSCR易感性位点。我们的研究表明ret(雷特)杂合子斑马鱼是一种致敏模型,与现有的小鼠模型相比具有许多显著的优势,可以探索HSCR的病理生理学和复杂遗传学。

作者摘要

先天性巨结肠症(HSCR)是一种常见的先天性肠动力障碍,出生时诊断为远端肠道中缺乏肠神经元,导致肠梗阻,需要进行挽救生命的手术。HSCR表现出复杂的遗传模式,其遗传基础尚未完全理解。尽管人类遗传学家进行了很好的研究,并使用小鼠进行了建模,但关于该病的细胞和遗传原因以及神经元缺失和肠道运动缺陷之间的关系仍存在重大问题。在这里,我们使用易接近的透明斑马鱼来解决这些悬而未决的问题。我们确定ret(雷特)突变斑马鱼表现出HSCR的主要特征,包括肠道神经元缺失、肠道运动减少和表型表达变化。通过活体成像,斑马鱼可能出现但小鼠不可能出现,我们证明肠道神经元祖细胞迁移速度减慢是导致神经元缺陷的主要缺陷。通过直接检测斑马鱼幼虫的肠道运动,我们在神经元和运动模式之间建立了明确的相关性。最后,我们证明地图10突变加重了ret(雷特)突变体,表明地图10可能会增加对HSCR的敏感性。我们展示了在斑马鱼身上模拟人类遗传疾病的许多好处,并促进了我们对HSCR的理解。

介绍

表现出简单孟德尔遗传的疾病的遗传基础很容易被发现,特别是现在使用后基因组时代可用的技术[1]. 而且,在最好的例子中,囊性纤维化和肌营养不良等疾病使用单基因小鼠突变体进行了很好的建模,使这些疾病能够得到研究和新疗法的测试[2,]. 然而,人类疾病的遗传基础表现出复杂、多因素和/或多基因遗传,这一点令人望而却步。此外,孤独症和精神分裂症等疾病表现出表型谱,很难明确基因型和表型之间的联系[4]. 这类疾病的遗传学研究需要先进的方法,包括全基因组关联研究(GWAS),这一分析提出了许多可能的候选基因座。而且,也许可以预期的是,对这些疾病进行建模已经证明具有挑战性(即[5].

先天性巨结肠疾病(HSCR)是一种常见的肠道运动障碍(发生于1:5000的活产婴儿中),其特征是肠神经系统(ENS)缺陷,是一种复杂的疾病,具有多基因性,表现出不同的表达[6,7]. HSCR被诊断为远端结肠不同程度的肠神经节缺失,受影响的新生儿出现无神经节结肠段的紧张性收缩,导致肠腔内容物积聚,如果不治疗,会导致中毒性巨结肠[8,9]. 尽管进行了几十年的遗传学研究,但双重挑战继续推动着对ENS发展和HSCR遗传学的研究:首先,了解ENS中导致定义HSCR的肠无神经节细胞病的发育缺陷,其次,解开控制HSCR表现的复杂遗传学。

ENS是肠壁内的外周神经系统的一部分,控制肠道运动、分泌物和血液流动。肠神经元和胶质细胞被组织成位于平滑肌层之间的相互连接的神经节[10,11]. ENS主要来源于胚胎发生期间侵入前肠的迷走神经嵴(NC)细胞,以下称为肠NC衍生细胞(ENCC)。一旦进入肠壁,ENCC广泛增殖,向口-胃方向迁移并分化为大量神经元和胶质细胞,沿胃肠道长度组织成功能网络[1214]. 大量实验证据表明,由RET受体酪氨酸激酶和RET配体GDNF介导的信号通路在ENS发育、控制ENCC的存活、增殖、迁移和分化中起着关键作用[12,1517]. 与这些发现一致房地产税在50%的家族性HSCR病例中检测到,而有人认为非编码调节性突变可能存在于大多数患者中[8,9]. 尽管HSCR和房地产税目前尚不清楚结肠无神经节细胞病的主要细胞过程。此外,HSCR的遗传是复杂的,尚未被理解[8,9]. 例如,非编码突变房地产税与HSCR相关的疾病在普通人群中很常见(约25%),这表明它们不足以导致疾病的出现[18]. 目前的模型表明,在大多数情况下,非编码个体房地产税突变还携带许多未知的修饰基因座,这些修饰基因座有助于HSCR的出现[18]和表型严重程度[6,7]. 这类基因座的识别是HSCR研究中的一个主要挑战。

转基因小鼠模型对于建立ENS发展和HSCR疾病的关键特征至关重要[12,13]. 然而,这些模型存在一些局限性,包括缺乏简单的杂合低形态Ret公司突变(如在HSCR中经常观察到的)现象复制HSCR及其复杂遗传力,无法跟踪活体胚胎中ENS的发展,无法检测体内正常或疾病状态下的肠动力,以及缺乏筛选候选HSCR易感性位点的易处理模型。为了解决这些局限性,基因强大且光学透明的自由游动斑马鱼幼虫已经成为哺乳动物模型的可行替代品[19,20]. 在这里,我们提出了斑马鱼HSCR疾病的替代模型,并用它来解决与HSCR相关的未决问题。

结果

剂量依赖性要求ret(雷特)ENS开发

建立一个遗传模型,使我们能够探索视网膜在整个发育过程中的功能,最大限度地减少实验变异,并避免吗啉寡核苷酸(MOs)潜在的非靶向效应[21],我们使用了TILLING策略[22]识别斑马鱼ret(雷特)突变等位基因。一个等位基因,ret(雷特)胡2846,在5'中包含一个点突变ret(雷特)编码序列,导致截短的非功能蛋白质[23]. 我们首先评估了ret(雷特)胡2846肠道神经元对肠道定植的影响。如预期,4dpf,HuC/D+在肠球(一种类似于陆生脊椎动物胃的结构)和WT肠全长上检测到肠神经元(ret(雷特)+/+)斑马鱼幼虫(图1A) [19,20]. 相比之下,纯合子肠道中几乎没有肠神经元ret(雷特)胡2846/胡2846幼虫,只含有少量HuC/D+肠球中的神经元(图1A). 这些基因研究与早期MO实验的结果一致[24,25],并确认的要求ret(雷特)用于硬骨鱼类的ENS开发。

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损失ret(雷特)导致ENS祖细胞和神经元的剂量依赖性减少。

(A-B)重量(ret(雷特)+/+),ret(雷特)胡2846/+、和ret(雷特)胡2846/2846幼虫在4dpf下用HuC/D抗体进行免疫染色,以显示肠道神经元(A),并在3dpf下用RNA处理就地杂交检测nadl1型.2表达ENCC(B)。星号表示肠管末端(肛孔),填充箭头和箭头表示最后一个HuC/D的位置+神经元或nadl1型.2+ENCC和开放箭头表示肠道区域缺乏nadl1型.2+ENCC。(C) HuC/D数量+在3dpf(WT:47±3,ret(雷特)胡2846/+:29±8,p=0.0281)和5dpf(重量:137±7,ret(雷特)胡2846/+:70±14,p=0.0009)。然而,ret(雷特)胡2846/+幼虫有一个表型范围:一些ret(雷特)胡2846/+幼虫的神经元数量相当于WT,其他ret(雷特)胡2846/+幼虫表现出的神经元数量相对较少第个大多数远端肠神经元在ret(雷特)胡2846/+幼虫。Y轴表示从肠道末端开始的体节长度(*)(inret(雷特)胡2846/+幼虫离肠道末端的体节长度为4.6±0.8,WT为2.3±0.3,p=0.012)。再一次,ret(雷特)胡2846/+幼虫表现出一个表型范围。

有趣的是,在一群ret(雷特)胡2846/+幼虫的肠道神经元仅限于中肠吻侧区域(图1A). 通过计算HuC/D+在3dpf幼虫和5dpf幼虫远端肠道中的肠神经元,我们发现平均而言,与WT对应物相比,肠神经元的数量显著减少(图1C). 然而,该表型是不完全渗透的,其他个体ret(雷特)胡2846/+幼虫受影响不太严重,在某些情况下,与WT难以区分(图1C,S1图). 事实上,有几个人ret(雷特)胡2846/+幼虫的神经元数量超过WT幼虫的平均数量(图1C). 为了确定远端肠道的神经元是否受到了独特的影响,或者观察到的缺陷是否代表了对ENS细胞群更普遍的影响,我们比较了10个神经元的位置第个3dpf之间的最远端神经元ret(雷特)胡2846/+幼虫和WT幼虫。以百分比表示ret(雷特)胡2846/+幼虫,10只第个神经元的位置相当于WT,但在其余的神经元位置更靠前(图1C),表明普遍的、不完全渗透的ENS表型。观察到的肠道定植缺陷ret(雷特)胡2846/+幼虫与杂合子肠道的正常定植形成对比Ret公司突变小鼠[26]和在杂合子患者中观察到的镜像结肠无神经节细胞病房地产税突变[27]以及相关个人表现出的不同表现力[6,7]. 这表明ret(雷特)胡2846/+幼虫可为研究HSCR的发病机制和复杂遗传学提供动物模型。

ENCC迁移缺陷导致肠神经元丢失ret(雷特)胡2846/+幼虫

确定肠系膜远端肠区肠神经元的减少或缺失ret(雷特)胡2846/+ret(雷特)胡2846/胡2846幼虫分别是由祖细胞的异常肠道定植或其神经分化缺陷引起的,我们使用独立的ENCC标记分析了迁移神经嵴衍生细胞的肠道定植nadl1型.2[24]. 在3dpf时,nadl1型.2-在所分析的所有WT幼虫中,沿肠管全长检测到表达细胞(图1B). 相反,nadl1型.2+在同一阶段的肠道内不同位置发现细胞ret(雷特)胡2846/+幼虫,肠道中没有ret(雷特)胡2846/胡2846幼虫(图1B). 基于这些实验,我们认为ret(雷特)突变斑马鱼反映了ENCC在发育过程中未能定植器官。

ENCC肠道定植缺陷ret(雷特)胡2846/+幼虫可能是由于祖细胞池尺寸减小,与细胞增殖减少或细胞死亡增加有关,或ENCC迁移潜力减弱,或这些因素的组合。为了区分这些机制,我们利用斑马鱼提供的独特潜力,直接可视化ENS祖细胞的迁移体内首先,我们探索了用于标记其他神经外胚层谱系的二进制报告系统可用于标记ENCC的可能性。通过杂交表达Gal4转录激活物基因陷阱结构的SAGFF234A转基因鱼[28,29]UAS:GFP转基因动物[28],我们能够标记出中枢神经系统和肠道内的几个神经谱系。仔细检查发现GFP在ENCC和几乎所有肠神经元中表达(S2图). 使用该工具,我们随后检查了增殖减少和/或细胞死亡增加是否会导致ENCC定植肠道的能力受损。BrdU掺入(标记细胞周期S期的细胞)表明,在48hpf时,ENCC的增殖在ret(雷特)胡2846/+和WT胚胎(S3A–S3C图). 此外,没有TUNEL+在表达GFP的WT或ret(雷特)胡2846/+胚胎(S3F–S3I图). 这些观察结果表明,在ret(雷特)胡2846/+杂合子幼虫不太可能是由于ENS祖细胞池的缩小造成的。

在这些研究过程中,我们注意到,前进ENCC组的形状在ret(雷特)胡2846/+胚胎与WT胚胎的比较(S3D和S3E图)增加了移民赤字的可能性。我们通过使用延时共焦显微镜记录ENCC的迁移行为直接验证了这一观点。我们观察到,在48hfp和72hpf时,迁徙人口前沿的前进速度分别降低了30%和25%(图2A和2B,S1(第一阶段)S2系列电影)。我们得出结论,肠道神经元未能完全定植ret(雷特)胡2846/+斑马鱼的内脏可能是由于肠道定植期间ENCC种群的迁移速度降低所致。

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ret(雷特)胡2846/+幼虫表现出ENS祖细胞迁移缺陷。

借助SAGFF234A实时可视化偏移前沿(波前)的ENS祖细胞偏移;UAS:GFP背景标签ENCC。(A) 来自WT共焦延时记录的代表性静态图像(深度编码以解析2个迁移流)(ret(雷特)+/+)和ret(雷特)胡2846/+胚胎在0分钟(48hpf)和500分钟(56hpf)时,表明在ret(雷特)胡2846/+幼虫相对于WT幼虫。星号表示ENS列外的GFP+细胞保持在相同位置。(B) 计算的波前偏移速度(微米/分钟)在ret(雷特)胡2846/+幼虫在48-56hpf(p=0.0022)和72-80hpf(p=0.0182)时相对于WT。

正常肠道运动需要Ret

检查ret(雷特)视频记录了7dpf幼虫ENS运动输出和肠道运动的突变。与之前的观察结果一致[30]在WT幼虫的肠球中,我们观察到翻转逆行波(肛门到口腔),而在肠道中我们观察到顺行波(推进口腔到肛门)蠕动波(图3A,S3电影). 重要的是,记录的肠道运动模式具有可重复性,显示出规则的方向性和频率、一致的行进距离和固定的速度(图3A),可以量化和详细评估ret(雷特)突变。ret(雷特)hu2846/hu2846幼虫在肠道的顺行蠕动活动中表现出严重缺陷,包括收缩丧失(图3A和3C,S5电影)频率、距离和速度降低,间隔增加(图3B). 正常的周期性逆行运动模式也在ret(雷特)胡2846/胡2846幼虫和肠球的运动变得几乎连续(图3C). 这些发现清楚地表明,肠道内存在肠神经元是正常肠道运动所必需的。

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肠动力受损ret(雷特)胡2846/+ret(雷特)胡2846/2846幼虫。

(A) 为量化活的7dpf斑马鱼幼虫400秒肠道运动记录而生成的时空图(STM)。重量(ret(雷特)+/+)幼虫在肠球(括号)中表现出周期性的逆行(肛门到口腔)运动模式,在肠中表现出从肠球/肠交界处开始的顺行(口腔到肛门)蠕动波(白色箭头);黑色箭头表示运动终点。的STMret(雷特)胡2846/+ENS表型和ret(雷特)胡2846/2846幼虫表现出周期性逆行运动模式(括号)以及顺行运动波的频率和距离(白色到黑色箭头)的改变。(B) 顺行收缩特征。表型的(ret(雷特)胡2846/+P) 和非表型(ret(雷特)胡2846/+NP)幼虫的免疫组织化学鉴定。减小的蠕动频率ret(雷特)胡2846/2846幼虫和ret(雷特)胡2846/+P相对于WT(单因素方差分析,P=0.0004;Bonferroni事后分析,P=0.0001和P=0.0367),并且在ret(雷特)胡2846/2846幼虫与ret(雷特)胡2846/+NP(p=0.0002)和ret(雷特)胡2846/+P(P=0.0035)。缩短收缩行程ret(雷特)胡2846/2846幼虫相对于WT(单向方差分析,p=0.0005;Bonferroni's post-hoc,p=0.002),以及相对于两者ret(雷特)胡2846/+P(P=0.0232)和ret(雷特)胡2846/+NP(p=0.0237)。收缩速度降低ret(雷特)胡2846/2846相对于WT(单因素方差分析,p=0.0212;Bonferroni的事后检验,p=0.0138)。收缩间隔增加ret(雷特)胡2846/2846幼虫相对于WT和ret(雷特)胡2846/+NP(单向方差分析,p=0.0078;Bonferroni's post-hoc,p=0.0053,p=0.0097)。(C) 失去顺行收缩ret(雷特)hu2846/hu2846幼虫与WT和ret(雷特)胡2846/+NP(#,费希尔精确,p=0.0198和p=0.028)。ret(雷特)胡2846/2846与所有其他基因型相比,幼虫表现出逆行运动改变,收缩失去循环模式(Fisher精确,vs.WT:p=0.0001,vs。ret(雷特)胡2846/+NP:p=0.001,与。ret(雷特)胡2846/+P: P=0.0082)。(D) SAGFF234A中的等效分析;UAS:GFP背景,在ENS细胞及其过程中表达GFP,能够绘制相对于细胞体位置(GFP)的收缩终点+户口C/D+单元格,r=0.8857,p=0.0333)和细胞过程(GFP+户口C/D+过程,r=0.942,p=0.0167)。黑线表示线性拟合。

接下来,我们分析了减少ret(雷特)肠蠕动的表达ret(雷特)胡2846/+幼虫。由于ENS肠道定植表型在该基因型中是可变的(S1B–S1D图),运动记录后进行HuC/D免疫染色+肠神经元位置。的时空图(STM)ret(雷特)胡2846/+幼虫完全定殖(非表型,NP;S1B图)与野生动物基本上没有区别(图3B和3C). 相比之下ret(雷特)胡2846/+幼虫具有明确的定殖表型(表型,P;S1C和S1D图)顺行收缩频率有显著变化(图3B)运动波过早终止(图3A,黑色箭头,S4电影). 为了更准确地确定神经元缺失对运动的影响,我们分析了ret(雷特)胡2846/+SAGFF234A中的胚胎;UAS:GFP背景,允许我们绘制相对于最后一个GFP位置的顺行收缩终点+户口C/D+细胞体或神经元过程(参见S2E图). 我们观察到蠕动端点和HuC/D的位置之间存在紧密的相关性+肠道细胞及其过程(图3D)进一步表明肠神经元对正常肠道运动的需求。这些发现,加上我们未能观察到神经元分化或亚型组成的缺陷ret(雷特)胡2846/+幼虫(S3K和S3M图)表明ret(雷特)胡2846/+幼虫的主要原因是ENCC无法在远端肠道定植,并伴有肠神经元减少。综合这些研究表明ret(雷特)胡2846/+该线为分析与肠道无胶质细胞病和HSCR相关的肠道运动障碍提供了一个极好的模型。

地图10作为ENS发育的修饰基因

尽管RET信号的改变是几乎所有HSCR病例的基础,但与该基因座相关的绝大多数遗传改变表现为非编码、调节性突变[18]. 尽管这种突变被认为会增加HSCR的易感性,但疾病表型的充分表达需要与未连锁修饰基因的突变相互作用[18]. 为了测试ret(雷特)胡2846/+基因型代表一个敏感的遗传背景,适用于基于表型的修饰位点筛选,以影响ENS定植表型的严重程度和HSCR疾病的表现,我们检测了地图10ENS表型基因ret(雷特)胡2846/+幼虫。我们的重点是地图10因为几个原因被导演。第一,地图10在屏幕上突出显示,以识别新的脊椎动物ENS标记,并在哺乳动物ENS中高度表达[31]. 第二,Mapk家族成员(也称为Jnks)在癌细胞信号中作用于Ret下游[32]. 第三,马普RET中信号受损S697A系列突变小鼠和Mapk抑制剂阻断ENCC在培养肠道中的迁移[33]. 最后,复制中的编号变量地图10在HSCR患者中发现[34]. 通过比较地图10WT肠道中的转录物,ret(雷特)胡2846/+ret(雷特)胡2846/胡2846幼虫,我们首先确定与哺乳动物胚胎相似[31],地图10在斑马鱼ENS中表达(图4A,另请参见S4图). 接下来,我们使用一个MO进行了基因敲除实验,该MO旨在阻止地图10外显子4内含子4/5边界(地图10MO),并产生缺乏所有已知保守功能结构域的截短蛋白(S5A图).地图10对WT和WT杂交产生的胚胎进行MO注射ret(雷特)胡2846/+动物,预计会产生WT和ret(雷特)胡2846/+胚胎比例为1:1。相对于对照MO,注射地图10MO进入WT胚胎后,4dpf幼虫肠道中的肠神经元数量显著减少,具有统计学意义(图4B和4C),建议角色地图10ENS开发期间。有趣的是,注射地图10MO进入ret(雷特)胡2846/+胚胎导致肠道神经元相对于ret(雷特)胡2846/+注射对照MO或WT胚胎的胚胎注射地图10生产任务单(图4B和4C). 这些结果确定了地图10在ENS发展过程中,并表明地图10ret(雷特)从而为独立分离位点的突变修改模型提供了支持房地产税活动和HSCR疾病表现。

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使用ret(雷特)胡2846/+作为敏感背景来测试地图10作为ENS发育修饰基因。

(A) 核糖核酸就地杂交显示地图10表达与ENS在WT中的位置相关(ret(雷特)+/+),ret(雷特)胡2846/+、和ret(雷特)胡2846/胡28463dpf幼虫(星号表示肠道末端,填充箭头表示地图10+细胞,开放箭头表示肠道区域缺乏地图10+单元格)。(B) MO基因敲除地图10(使用拼接块MO,地图10MO)在WT x的胚胎上进行ret(雷特)胡2846/+交叉以允许WT和ret(雷特)胡2846/+与对照MO进行比较。4dpf下HuC/D免疫染色显示,当地图10MO被注入ret(雷特)胡2846/+胚胎。星号表示肠管末端(肛孔),箭头表示最后一个HuC/D的位置+神经元。(C) 最后5个体节长度的神经元数量量化显示地图10与注射对照MO的WT幼虫相比,MO进入WT胚胎会导致肠道中肠道神经元的中度、统计显著性减少(单向方差分析,p<0.001;Bonferroni的事后检验,p=0.0033),这表明了MO在肠道中的作用地图10ENS正常发育。注入地图10MO进入ret(雷特)胡2846/+胚胎导致肠神经元严重减少,这与上述两种情况在统计学上都不同ret(雷特)胡2846/+注射对照MO(单向方差分析,p<0.001,Bonferroni事后检验,P(P)<0.0001)或地图10MO注射到WT胚胎中(单向方差分析p<0.001,Bonferroni的事后检验p=0.006)。

一本小说地图10突变斑马鱼表现出温和的ENS定殖表型

虽然MOs是宝贵的筛查工具,但它们的使用可能会导致非特异性效应,混淆实验解释[21]. 因此,我们采用了基因组编辑技术[35]生成地图10突变株系并完善我们的分析。使用TALEN[36],除其他突变外,我们在外显子4中产生了一个10碱基对缺失(地图10Δ10)导致开放阅读框架中的移码,导致终止密码子提前终止和蛋白质截断,从而缺乏整个蛋白激酶催化结构域和所有Mapk/Jnk保守结构域(S5B图).地图10Δ10/+地图10Δ10/Δ10斑马鱼可以存活和繁殖,没有明显的形态或行为表型。

为了进一步检查地图10在ENS发育过程中,我们比较了4dpf WT远端肠道的肠神经元数量,地图10Δ10/+地图10Δ10/Δ10幼虫。虽然在WT和杂合子之间没有检测到差异地图10Δ10幼虫,地图10Δ10/Δ10幼虫肠道中ENS细胞数量相对于WT的减少相对较小,但在统计学上显著(图5A). 在所有基因型中,远端肠道中含有一定范围肠道神经元的动物百分比呈正态分布(图5B). 总之,这些观察结果与观察到的地图10MO注入并确认角色地图10ENS正常发育。虽然两者都是地图10功能丧失实验表明,减少ENS神经元数量的效果相同地图10MO对ENS定植的影响比在纯合型中观察到的更为深远地图10Δ10(比较图图4C4摄氏度至5A)。5A级). 一种可能的解释是,由MO引起的非特异性缺陷,如细胞死亡和发育延迟,可能会加剧表型[21]. 或者,最近有人认为斑马鱼遗传突变体中可能存在补偿机制,导致遗传突变体的表型比MO产生的表型温和[37]. 因此,这些观察结果强调了采用一系列功能分析来验证结果的实用性。

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地图10作为候选,以解释HSCR中不同的表达能力。

(A) 4dpf仔鱼远端肠道中肠神经元数量的测定地图10Δ10/+ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/+斑马鱼。WT和杂合子之间未检测到差异地图10Δ10幼虫,但地图10Δ10/Δ10幼虫肠道中ENS细胞数量相对于WT略有减少,但在统计学上有显著意义(单向方差分析,p=0.0442,Tukey post-hoc),这表明地图10ENS正常发育。未检测到两者之间的显著差异ret(雷特)胡2846/+地图10Δ10/+;ret(雷特)胡2846/+然而,幼虫的损失地图10在中ret(雷特)胡2846/+背景导致神经元数量的统计学显著减少(Welch的单因素方差分析,第页= 0.048). (B) 为了检查表型分布,根据远端肠道中的神经元数量对斑马鱼个体进行分类。重量,地图10Δ10/+地图10Δ10/Δ10幼虫表现出正态分布的表型(分别为蓝色、红色和绿色条,Shapiro-Wilk正态性检验,WT:p=0.776地图10Δ10/+:p=0.910,对于地图10Δ10/Δ10:p=0.1149)。尽管ret(雷特)胡2846/+幼虫肠道具有表型,在远端肠道区域显示出一系列神经元数量,反映了轻度和逐渐加重的定植表型的正常分布(夏皮罗-威尔克正态性检验,p=0.5720,蓝条)ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/+(红色条)和ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/Δ10幼虫肠道(绿色条)呈现非正态分布模式(Shapiro-Wilk正态性检验ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/+:p=0.0054,对于ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/Δ10p=0.0014),肠神经元计数ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/Δ10ret(雷特)胡2846/+幼虫(Brown-Forsythe,0.0445)。

基因分析证实地图10作为ENS发育的修饰基因

测试ret(雷特)地图10,我们接下来研究了地图10Δ10ret(雷特)胡2846肠神经元数量突变。未检测到两者之间的显著差异ret(雷特)胡2846/+地图10Δ10/+;ret(雷特)胡2846/+幼虫(图5A). 相比之下,在地图10Δ10/Δ10;ret(雷特)胡2846/+ret(雷特)胡2846/+幼虫(73个神经元ret(雷特)胡2846/+与47个神经元相比地图10Δ10/Δ10;ret(雷特)胡2846/+) (图5A). 这些观察结果与地图10MO并进一步指明角色地图10ENS开发。

有趣的是,虽然ret(雷特)胡2846/+幼虫表现出正态分布模式ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/+ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/Δ10幼虫呈非正态分布(图5A和5B). 此外,肠神经元的计数ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/Δ10ret(雷特)胡2846/+幼虫(图5A和5B),有大量受严重影响的个人。具体来说,54%的ret(雷特)胡2846/+;地图10Δ10/Δ10幼虫具有严重的表型(少于24个神经元),而在ret(雷特)胡2846/+幼虫(图5A和5B). 综合这些结果表明地图10在里面ret(雷特)杂合子幼虫会导致ret(雷特)-依赖性ENS表型,从而突出地图10作为一个候选基因,有助于无神经节细胞增生症的表达和HSCR的表现。

讨论

我们在这里证明,Ret信号对硬骨鱼类的肠道神经支配至关重要,并将斑马鱼作为模型系统,以获得ENS发育和先天性肠道神经缺陷发病机制的机制性见解。

具体来说,我们表明ret(雷特)胡2846突变斑马鱼系在远端肠段缺乏肠神经元(HSCR的定义特征),个别幼虫表现出这种细胞缺陷的不同表达(HSCR复杂遗传学中的一个公认特征),肠神经元的缺失与肠道运动缺陷有关(相当于与HSCR患者巨结肠相关的运动障碍)。通过将ret(雷特)胡2846与新型转基因工具和体内影像学检查表明,ENCC迁移减少是远端肠无神经节细胞病的主要促成因素。最后,我们证明了该HSCR模型可以用作敏化背景来识别影响ENS表型表达的基因,因此是候选的HSCR易感位点。我们目前的研究重点是地图10,证明了其对肠神经元全补体发育的需要,并且我们表明,该基因的突变可以增加ENS表型的丢失ret(雷特)胡2846杂合子幼虫。

ENCC迁移速度降低是HSCR样表型的主要原因

功能性肠神经回路的组装依赖于重叠的发育过程,即ENCC的存活和增殖、沿肠道的迁移以及分化为多种神经元和胶质细胞类型[12,13]. 尽管这些过程中的任何一个缺陷都可能导致肠道无神经节细胞病[12,13]它们对ENS发展的相对贡献尚不清楚。通过将斑马鱼遗传学的力量与斑马鱼的光学可及性相结合,我们在这里证明,ENCC流的迁移速度降低是ENS在肠道远端丢失的主要决定因素ret(雷特)胡2846/+幼虫。这些实验证实了最近使用小鼠器官型培养物进行的研究,这些培养物受到了内皮素受体信号转导,其结论是ENCC迁移速度降低是该范式中无神经节细胞增多症的主要机制[38]. 自从房地产税EDNRB公司是家族性HSCR病例中最常见的遗传改变(约5%的HSCR患者检测到EDNRB突变)[8]我们的数据,以及Young等人的数据[38]提示ENCC迁移减少是HSCR患者远端结肠神经节形成失败的关键致病机制。虽然我们没有获得细胞增殖缺陷或凋亡细胞死亡的证据ret(雷特)胡2846/+胚胎,这些过程在HSCR样表型中的潜在贡献仍有待确定。然而,我们目前的研究强调了不同细胞过程对Ret活性降低的不同敏感性。

与肠神经元的存在和位置相关的有组织运动模式

虽然ENS在调节肠道运动方面的重要性已得到公认[11],在无神经节细胞增生症小鼠模型中观察到的肠道运动障碍仍然缺乏特征体内通过对活斑马鱼幼虫的视频记录进行系统分析,我们证明ret(雷特)胡2846纯合子幼虫表现出明显的肠道运动缺陷,表现为几乎完全消除了顺行蠕动波。这一发现与在sox10型无色的缺乏肠神经元的纯合斑马鱼[39]钠通道阻滞剂河豚毒素(TTX)处理的WT幼虫的运动性变化[30]. ret(雷特)胡2846杂合子幼虫,可能反映了HSCR患者的运动障碍[40]. 肠道神经元的可控制数量,以及清楚地显示神经元胞体及其沿肠道的投射的能力,使我们能够使用个体ret(雷特)胡2846杂合子幼虫代表不同程度的远端无神经节细胞增多症,以高分辨率绘制运动波终点相对于最后一个神经元和/或神经投射的位置。我们显示的有组织蠕动和神经元位置之间的密切联系建立在先前观察到的神经节状态和运动之间的相关性之上[41]并明确了神经网络对肌肉局部控制的要求。神经节状态与产生运动波能力之间的关系具有临床意义[42]. 我们的研究可以解释为什么在HSCR患者中观察到过渡区牵拉(TZPT)(手术后部分降神经节肠道仍保留)后运动能力受损(包括便秘)[43]. 此外,我们的观察结果表明,通过干细胞移植成功治疗长段HSCR的前景[4447],将需要沿其全长定植无神经节肠段。使用这种斑马鱼模型的进一步研究有可能在神经节增生状态与其调节蠕动和其他ENS调节过程的能力之间建立联系,并确定恢复有组织运动所需的最小神经功能单位。最后,我们建议,对实际肠道运动的STM分析可以作为高灵敏度分析的基础,以评估遗传途径和环境(包括管腔)因素(即[48]关于控制肠道运动行为的神经元回路的组装。

ret(雷特)胡2846杂合子是鉴定HSCR易感基因的有力工具

ret(雷特)胡2846/+幼虫繁殖HSCR患者无神经节细胞增生症表型房地产税在这个基因座上总是杂合的突变[6,7,18]、和对比Ret公司+/-显示ENS正常发育的小鼠[26]. 小鼠和人类肠道长度和表面积的差异被认为是两个物种表型差异的可能原因[7]. 然而,鉴于斑马鱼幼虫肠道较小,我们的实验认为,相对于人类或斑马鱼,小鼠的ENS谱系对Ret活性水平的敏感性较低。这种差异的一个潜在解释是,小鼠HSCR样细胞系,包括那些具有Ret公司突变通常维持在近交(等基因)背景上。相反,突变斑马鱼系保持为远交群体(由于近亲繁殖抑制的影响)[49,50]从而与人类群体分享与远缘繁殖相关的高度遗传异质性。因此,斑马鱼种群有望携带更多的个体突变,消除可能(甚至可能最小)影响Ret水平的突变的遗传压力有限。有人提出,只有当超过50%的RET功能丧失时,才能产生完整的HSCR表型,无论是由结构突变还是调控突变引起的房地产税(正如许多已知编码突变的情况一样[8]或普通房地产税增强子突变2435357卢比[51]或与其他易感基因的相互作用[52]). 自从所有ret(雷特)胡2846/+个别幼虫表达相同ret(雷特)等位基因功能丧失,观察到的表达变化要么是由于另一个基因的结构突变,要么是调控突变ret(雷特)等位基因,或其他基因座的突变。因此,杂合子ret(雷特)胡2846斑马鱼可以用来检测表型表达的遗传基础。

除此之外,人类基因研究和患者基因组或外显子组测序已经确定房地产税,13个HSCR相关基因导致疾病易感性[7,16,53,54]. 然而,这些基因的突变仅占家族性HSCR病例的约50%和散发性HSCR的20%[51]这表明导致缺失遗传力的新基因座尚待发现。这里我们使用了ret(雷特)胡2846/+提供进一步证据的背景地图10是HSCR易感基因座[34]. 通过创作小说地图10在斑马鱼中的缺失,我们证明地图10是脊椎动物正常ENS发育所必需的地图10突变显著增加了ENS表型的严重性ret(雷特)胡2846杂合子幼虫。我们假设在动物体内地图10表型表达的突变很强,Mapk10活性的丧失可能直接或间接影响Ret信号。相反,在动物中,表达能力不会因失去地图10,与遗传变异相关的其他因素可能缓冲地图10删除。最近对ENS中小鼠基因表达谱的生物信息学分析假设Mapk10在HSCR中RET下游的作用[55]. 进一步研究这些相互作用,例如在试验中测试假定下游因素拯救ret(雷特)突变表型,可以建立我们对影响ENS发育和影响HSCR的基因调控和信号模块的理解。

确定相互作用因子导致表型表达的机制将具有重大意义。在以下情况下地图10,病情恶化ret(雷特)突变表型可能是由于进一步延迟祖细胞迁移、诱导细胞死亡或减少ENCC增殖所致。这些负面影响的组合也可能导致观察到的表型,因为增殖本身是驱动ENCC迁移的一种力量[56,57]. 已知Jnk/Mapk信号的功能关联包括分化、凋亡和迁移作用。据信,这些不同的角色是由于Jnk的大量交互因素造成的[58]. 在老鼠身上的研究表明,迁移缺陷是Jnk信号丢失的主要后果,因为RETS697A系列Mapk信号受损的突变小鼠(以及其他信号缺陷)表现出细胞迁移受损,而细胞增殖或存活没有改变[33]. 然而,未来的研究地图10突变斑马鱼将能够直接检测Mapk10在ENS发育和ENS表型表达中的作用。

由于HSCR的多因素病因,即使是家族性HSCR,也无法预测疾病风险[51,59]. 因此,HSCR通常不进行遗传咨询,然而,手术策略是通用的。在个性化医疗时代,如果可以根据基因特征对患者进行分类,那么可以对不同类别患者的治疗计划(无论是手术治疗还是使用细胞替代疗法)进行疗效评估,这是合理的。然后,未来的治疗策略可以根据个别患者的具体需求进行调整。为了尝试这种方法,必须了解基因突变对疾病表达的影响。对斑马鱼的进一步研究将在确定ENS发育的关键调节因子及其在HSCR表型表达中的作用方面发挥重要作用。

材料和方法

动物

所有动物实验均按照1986年《动物(科学程序)法案》(英国)和英国内政部的监管标准(VP的项目许可证70/7644)进行。实验也得到了MRC国家医学研究所/弗朗西斯·克里克研究所动物福利和伦理审查机构(AWERB)的批准。按照说明对斑马鱼种群进行维护[60]. 胚胎和幼虫在28°C的光照培养箱中保持14小时:10小时光照:黑暗循环。胚胎和幼虫的阶段根据形态特征在受精后数小时或数天内分配(分别为hfp或dpf)[61]. 在光周期开始的30分钟内,每天给5至7dpf的幼虫喂食ZM-000(ZM系统)。所有实验均使用Tubingen LongFin(TL)作为背景菌株。在特定实验中(如下所述),胚胎在0.15M 1-苯基2-硫脲(PTU),以抑制黑化。这个ret(雷特)胡2846/+线及其基因分型已在前面描述过[23]. 利用含有Gal4FF的基因陷阱构建物,通过大规模遗传筛选鉴定了SAGFF234A转基因鱼[28,29]在SAGFF234A的情况下,Gal4表达的基因陷阱构建整合在chrm2a公司编码胆碱能受体毒蕈碱2a的第4染色体上的基因。先前描述过UAS:GFP转基因鱼[28]. 这个地图10Δ10该品系的基因分型如下:PCR产物用引物fwd-ATCTCCACACAGGGTTTGG和rev-CTGAATGTGAATACTCACACACAC扩增,用肯尼亚卢比,并通过凝胶电泳分析检测肯尼亚卢比位点存在(WT等位基因,135和65bp带)或缺失(突变等位基因(200bp带)。

核糖核酸就地杂交和抗体染色

原位RNA如前所述,使用nadl1型.2探针[24]PTU处理的胚胎。的探针地图10是通过RT-PCR扩增产生的[62]针对NM_001037701.1(GATTCAGCACACTCA和GCCGAAATCCAAAAATCTTCA)的引物扩增出一个837bp的片段,该片段对应于地图10). 该产品被克隆到pGEMT-Easy中并进行序列验证,命名为地图10-3,线性化SalI公司,并用T7聚合酶转录。胚胎和幼虫的免疫染色基本上如所述[63],除了在4°C的4%PFA中过夜固定后,将样品在含有0.1%TritonX(PBT)的PBS中洗涤3次,在水中平衡1分钟,在-20°C的丙酮中透化,在水中重新平衡1分钟,并在封闭前在PBT中洗涤,与一级抗体孵育,如前所述,用二级抗体清洗和孵育[63]. RNA后免疫染色就地固定后处理样品20分钟,在PBT中洗涤5次,然后与一级抗体孵育后进行杂交,所有后续步骤如上所述。使用的抗体如下:Hu(小鼠,Life Technologies A21272,1:200)、GFP(小鸡,Abcam ab13970,1:500)、BrdU(大鼠,Abcam,ab6326,1:2000)、5-HT(兔,Sigma,1:2000,)和适当的Alexa Fluor结合二级抗体(分子探针)。

用于细胞增殖分析的BrdU掺入

胚胎与BrdU孵育30分钟,基本上如所述[64]除胚胎在PTU中饲养,固定后,在甲醇中脱水、复水、PBT中洗涤、在10mg/ml蛋白酶K中消化10分钟、在PBT中清洗、在4%PFA中后固定20分钟外,其余均进行免疫染色。然后在水中清洗胚胎,在2N HCl中平衡,然后在室温下在2N盐酸中变性1小时,用两个10分钟的0.1M四硼酸钠洗涤液中和,并在PBT中清洗,然后如上所述进行封闭和免疫染色。

TUNEL染色用于凋亡细胞死亡分析

使用TUNEL方法检测凋亡DNA片段。免疫染色后进行,如上所述[65]并使用ApopTag Red现场细胞凋亡检测试剂盒,用于直接检测DNA片段。

ENS祖细胞迁移的延时成像

胚胎在PTU中饲养至48hfp,轻度麻醉(鱼水中0.15mg/mL Tricaine),并安装在胚胎阵列中[66]嵌入0.6%的低熔点琼脂糖中(用0.5倍达尼奥溶液与PTU和Tricaine制成)。在徕卡TCS SP5共焦仪上进行延时成像36小时,以成像设置的最大采集速度(帧间隔374秒)采集每个胚胎的z堆栈。斐济[67,68]带有Trackmate插件[69]用于计算移动距离并计算迁移波前的迁移速度(定义为最远端GFP+细胞的位置)。

ENS神经元计数

使用组织标记来定义肠道长度,对远端肠道中神经元的数量或位置进行标准化量化。在大多数分析中,HuC/D+分别对4dpf和3dpf幼虫的ENS神经元进行计数,从肛孔开始,一直到肠球,直到5或10个体节长度被覆盖为止。此外,10的位置第个最远端HuC/D+根据肛孔体节长度对3dpf幼虫的ENS神经元进行评分。

肠道运动的视频成像和分析

未经PTU培养胚胎。在5dpf和6dpf喂食后,幼虫于6日晚转移到新鲜的盘子中第个dpf,以使肠道运动在7dpf时可视化,而无内腔内容物。将单个幼虫转移到含有麻醉剂的鱼水中(鱼水中含有0.15mg/mL Tricaine),然后放置在琼脂糖槽中,在侧面自由漂浮,并使用QCapture Pro 6.0软件(Q-Imaging)的QICAM-Fast相机以每秒2.5帧的速度拍摄16分钟的图像。使用Igor Pro(WaveMetrics)和自定义编写的算法对电影进行分析,从而可以在成像期间计算和绘制肠壁的运动。生成时空图并用于确定收缩的存在和方向以及收缩频率(1000 s波-1,行进距离(mm),速度(总传播距离上的平均速度;mm/s-1)、和间隔,类似于以前的方法[30].

吗啉寡聚注射液

全部地图10序列信息基于合奏Zv9内部版本。这个地图10拼接-嵌段吗啉寡核苷酸(MO)(GeneTools LLC)地图10MO靶向内含子3/4外显子4剪接连接(TGCCAAAACCTCTGTGGGAGATAAA),导致第4外显子切除,经测序证实。对照胚胎注射Gene Tools标准对照MO(CCTCTTACCTCAGTTACATATA)。的功效地图10MO基本上按照所述通过RT-PCR测试[24]用外显子3和7的引物(TGTGAAGATGCCTTTTGTCA和AATGCAGGTTTGATTCCA)扩增500 bp的带,如果外显子4被切除,则扩增330 bp的带。凝胶分离预期尺寸的条带,并按所述验证序列[24].

TALEN基因靶向

根据TAL Effector Nucleotide Targeter 2.0(康奈尔大学,http://boglab.plp.iastate.edu) [70,71]如下:TALEN目标站点T CCACCTTCACGGTTCCAAA cggtaccaaaatctaaa GCCCATTGTCTGGCTC A(包括一个Kpn1站点),地图10TAL左HD HD NI HD NG HD NI-HD NN NN NG NG HD NG ND NI-NI,地图10好吧,NN NI NN HD HD ND NI NI HD NI NG NN NN ND HD。使用的最终质粒,pCS2-TALDD和pCS2-TALRR,如所述[36]. 人力资源管理筛查协议基本如所述[36],使用引物fwd:ATTCCACCTTCACGGTTCC,版本:CTGAATGTGAATACTCACCACC。高保真PCR扩增、克隆和测序地图10的目标站点地图10Δ10创始人斑马鱼(zebrafish)证实,10个基点的缺失导致了帧移位肯尼亚卢比限制站点。上述靶向等位基因的PCR基因分型。

统计

使用Microsoft Excel(Microsoft)和GraphPad Prism软件(GraphPad-software)进行统计分析。使用未配对的t吨检验(用于单次比较)、方差分析,然后是Bonferroni的事后检验或Tukey的事后检验(用于多次比较)、Fisher精确检验(用于比例)、Spearman(用于相关性)或Shapiro-Wilk(用于正态性)。非正态分布数据集采用Welch的单因素方差分析法进行分析。A类P(P)<0.05的值被视为显著,在图中分级显著性指定如下:P(P)>0.05(ns=无显著性),P(P)< 0.05 (*),P(P)< 0.005 (**),P(P)<0.0005(***),以及P(P)< 0.0001 (****). 图表中的误差条表示平均值的标准误差(SEM)。

支持信息

S1图

ret(雷特)胡2846/+幼虫表现出表型变异。

用HuC/D抗体对7dpf幼虫进行免疫染色,以观察WT(A)和ret(雷特)胡2846/+(B-D)幼虫。星号表示肠管末端(肛孔),箭头表示最远端HuC/D的位置+神经元。7dpf,WT(ret(雷特)+/+)幼虫表现出HuC/D+沿着肠道全长的ENS神经元(A)。一些ret(雷特)胡2846/+幼虫还表现出肠道被HuC/D完全定殖+ENS神经元(B),被称为“非表型”或ret(雷特)胡2846/+NP.其他ret(雷特)胡2846/+幼虫表现出不同程度的末端区域缺乏HuC/D+ENS神经元(C,D),被称为“表型”或ret(雷特)胡2846/+P.通过拼接两张重叠的显微照片来构建全肠道长度的高分辨率图像。

(畅通节能法)

S2图

新型转基因工具可以标记ENS祖细胞和ENS神经元。

SAGFF234A是Gal4表达基因陷阱构建整合在chrm2a公司编码胆碱能受体毒蕈碱2a的第4染色体上的基因。当杂交到Gal4识别序列下游携带GFP报告基因的转基因鱼(UAS:GFP)时,可以在ENS内以4dpf(A,B)、在ENS祖细胞以40hpf(C,箭头)和几乎所有HuC/D中产生表达GFP的转基因胚胎+ENS神经元4dpf(D)。(E) 在7dpf时,在HuC/D的细胞过程中可以检测到GFP+ENS神经元,显示远端肠(ENS神经元的细胞过程用箭头表示)。通过拼接两张重叠的显微照片,构建了完整肠道长度(D)的高分辨率图像。

(畅通节能法)

S3图

增殖、细胞死亡和分化在ret(雷特)胡2846/+幼虫。

(A-C)ENS祖细胞在48hpf WT(A)和ret(雷特)胡2846/+(B) 幼虫,使用SAGFF234A中的GFP显示;UAS:GFP标记ENS祖细胞和BrdU的像素面积(30分钟BrdU脉冲后),以量化祖细胞远端迁移波前每220um(1000像素)的增殖细胞数(p=0.9182)(C)。面积(像素平方)(D)和圆度(4*面积/(π*长轴2))对迁移波前的(E)进行了量化,这两个参数的显著增加反映了以下事实:ret(雷特)胡2846/+胚胎波前没有像WT中所看到的那样拉长(面积和圆度均小于0.0001)。42hpf WT(F,G)上的(F-I)TUNEL染色ret(雷特)胡2846/+(H,I)幼虫未显示任何TUNEL+GFP内的凋亡细胞(红色、G、I)+ENCC的迁移流(F,H)。SAGFF234A中检测(J-M)分化;UAS:GFP系,通过比较4dpf幼虫(J,K)中HuC/D表达和GFP表达,并计数分化的5-羟色胺能细胞(5-HT)+)在5dpf幼虫(L,M)内。HuC/D期间+细胞数量预计会显著减少ret(雷特)胡2846/+幼虫(J、L,分别为p=0.0096和p=0.0045)、祖细胞百分比(GFP+-)细胞没有明显改变(K,p=0.3785),5-HT的百分比+细胞也没有显著改变(M,p=0.2188)。

(畅通节能法)

S4图

地图10在SAGFF234A中表达;UAS:表达ENS血统的GFP。

核糖核酸就地杂交地图10在SAGFF234A中进行;UAS:54(A)和72hpf(D)的GFP胚胎。GFP免疫染色可识别迁移的ENCC流(B,显示两个流,E,显示一个流)。合并的图像表明,包含地图10信号定位于GFP+群体(C、F箭头表示这些细胞的数量)。

(畅通节能法)

S5图

用于的工具地图10功能丧失实验。

(A) 吗啉寡核苷酸(MO)基因敲除地图10.基因组组织地图10(地图10-001来自Zv9:CU651624.3:8583743:8720716:1),显示了地图10拼接阻塞MO(地图10MO)位于内含子3/4外显子4边界,导致外显子四被切除(下划线)。注射胚胎的RT-PCR检测到170bp外显子4缺失,RT-PCR产物从500bp减少到330bp,这已通过测序证实。外显子4切除导致氨基酸(AA)25处蛋白质的帧移位和早期截断,导致蛋白激酶催化结构域和所有Mapk10/Jnk保守结构域的丢失。(B) 一本小说地图10通过TALEN基因编辑产生了突变株系。TALEN靶向外显子4导致外显子4中产生10个碱基对的缺失,导致Kpn1位点的丢失、帧移位和AA64蛋白的早期截断。

(畅通节能法)

S1电影

野生型胚胎中ENCC种群从48–56hpf迁移。

GFP深度编码Z投影记录+ENCC细胞ret(雷特)+/+;SAGFF234A;UAS:GFP胚胎从48-56hpf开始,帧间隔374秒。

(阿维)

S2电影

ENCC人口迁移ret(雷特)胡2846/+48-56hpf的胚胎。

GFP深度编码Z投影记录+ENCC细胞ret(雷特)胡2846/+;SAGFF234A;UAS:GFP胚胎从48-56hpf开始,帧间隔374秒。

(阿维)

S3电影

WT幼虫的肠道运动。

以每秒2.5帧的速度记录野生动物幼虫在7dpf下的自发肠道运动。根据这部原始电影构建的时空地图如所示图3电影速度提高了20倍。

(阿维)

S4电影

肠运动ret(雷特)胡2846/+幼虫。

记录(每秒2.5帧)ret(雷特)胡2846/+幼虫在7dpf。根据这部原始电影构建的时空地图如所示图3电影速度提高了20倍。

(阿维)

S5电影

肠运动ret(雷特)胡2846/胡2846幼虫。

记录(每秒2.5帧)ret(雷特)胡2846/胡2846幼虫在7dpf。根据这部原始电影构建的时空地图如所示图3电影速度提高了20倍。

(阿维)

致谢

我们要感谢Steve Martin、Kaska Koltowska、Megan Addison、Xu Qiling和Sean Constable提供的实验和分析建议,以及Malcolm Logan和Pachnis实验室成员的讨论和建议。

资金筹措表

这项工作得到了英国医学研究委员会(Medical Research Council UK)的支持网址:http://www.mrc.ac.uk/和弗朗西斯·克里克研究所网址:https://www.crick.ac.uk/(CW10128,第四副总裁);法兰德斯研究基金会(FWO)(G.0921.15)网址:http://www.fwo.be/(WB PVB);FWO博士后奖学金网址:http://www.fwo.be/(WB);AMED国家生物资源项目网址:www.amed.go.jp(KK);JSPS KAKENHI JP16H01651型https://www.jsps.go.jp网址(KK)。资助者在研究设计、数据收集和分析、出版决定或手稿准备方面没有任何作用。

数据可用性

所有相关数据都在论文及其支持信息文件中。

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文章来自PLOS遗传学由以下人员提供多环芳烃