斑马鱼 pou3f3b基因调控囊状结构/听觉系统的发育,并标记从耳囊分离出来的非神经元细胞,以促进神经母细胞的成熟

时间:2025年11月18日
来源:Developmental Biology

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斑马鱼耳 vesicle 中 pou3f3b 基因调控后耳蜗斑发育及神经前体细胞成熟,突变体导致耳蜗斑毛细胞积累延迟和 Otoferlin 表达降低,通过激活 fgf3 或抑制 neurog1 可恢复。

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Sydney E. Christensen | Maria Ali | Jorden N. Holland | Bruce B. Riley
德克萨斯A&M大学生物系,College Station,TX 7843-3258

摘要

斑马鱼的耳囊最初仅发育出两个感觉斑点,每个斑点具有不同的功能。前庭斑点对前庭功能至关重要,而后囊斑点是斑马鱼的主要听觉感受器官。这些斑点的独特功能在早期耳囊中由Fgf与Shh信号的不同水平决定,但目前已确定的下游效应器很少。pou3f3b是已知唯一的后囊特异性标记物,但其功能尚未明确。我们生成了pou3f3b的敲除突变体,发现该突变体会导致后囊毛细胞积累持续延迟,原因是后囊未能表达fgf3。此外,由于neurog1的异位表达,后囊毛细胞中的Otoferlin表达量降低。通过过表达fgf3或敲低neurog1可以完全修复后囊毛细胞的发育缺陷。pou3f3b的异常表达还会导致前庭区域pax5表达丧失,并进一步影响后囊囊泡中的neurog1表达,但不会改变其他斑点的发育。除了调控后囊发育外,pou3f3b还表达在一种先前未被描述的非神经元细胞群体中,这些细胞从耳囊分离出来并与发育中的神经母细胞一起迁移,促进它们的成熟。突变神经母细胞中neurod1的表达激活明显延迟,从而导致成熟的SAG神经元积累暂时受阻。因此,pou3f3b对于SAG神经元和后囊/听觉毛细胞的及时发育至关重要。

章节片段

引言

脊椎动物的内耳是一个复杂的感官系统,包含多个专门负责前庭或听觉功能的感觉上皮。在斑马鱼中,耳囊中首先形成的感觉上皮是前庭斑点和后囊斑点(Haddon和Lewis,1996)。前庭斑点对前庭功能至关重要,并在受精后3天(dpf)开始发挥作用(Riley和Moorman,2000;Kwak等人,2006)。

材料与方法

鱼类品系和发育条件。野生型斑马鱼胚胎来自AB品系,在28.5°C的标准条件下培养,并在24小时受精后(24hpf)使用PTU(1-phenyl 2-thiourea,Sigma P-7629)处理,以防止黑色素形成(Kimmel等人,1995)。本文使用的先前发表的突变体品系包括fgf3t21142(Herzog等人,2004)、gscx59(Kantarci等人,2016)和pou3f3be1502(Barske等人,2020)。我们还生成了一个新的突变体品系pou3f3bx77

pou3f3b敲除突变体影响后囊发育

为了研究pou3f3b的功能,我们使用CRISPR/Cas9技术生成了一个敲除突变体(等位基因x77),该突变体在翻译起始位点下游8个碱基对处发生缺失,导致移码和提前终止(图1A)。纯合的pou3f3bx77/x77突变体具有生存能力和繁殖能力,与之前描述的pou3f3be1502突变体(Barske等人,2020)相似。比较野生型和pou3f3bx77/x77突变体在24-36小时受精后的表达情况,发现后囊的表达没有变化(图1B-E)。

讨论

我们发现pou3f3b调控斑马鱼内耳发育的两个基本方面:pou3f3b促进后囊/听觉斑点的正常发育(图7A),并在神经发生早期促进新生神经母细胞的及时成熟(图7B)。这些内容将在下文中详细讨论。
后囊发育。后囊区域中pou3f3b的激活需要从板层释放的Shh信号以及微弱的Fgf信号之间的相互作用。

CRediT作者贡献声明

Bruce Riley:撰写初稿、监督、项目管理、方法设计、资金申请、数据分析、概念构思。Jorden N. Holland:撰写、审稿与编辑、方法设计、实验研究、数据分析。Maria Ali:撰写、审稿与编辑、方法设计、实验研究、数据分析。Sydney E. Christensen:撰写、审稿与编辑、方法设计、实验研究、数据分析

未引用的参考文献

Mapps等人,2922;Zeddies和Fay,2005。

资助

本工作得到了美国国立卫生研究院(NIH)NIDCD项目R01-DC03806的支持。

利益冲突声明

无。

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