Integration and Evolution of Hypoxia Response Network: Systems Biology and Evolution Approach (II)

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簡歷

基本資料

Project title

Code/計畫編號

NSC103-2627-B019-002

Translated Name/計畫中文名

低氧訊息網路的系統與演化生物學研究---細胞在缺氧時耗氧代謝途徑的代謝變化與生理反應之探討-以斑馬魚血色素氧化脢相關代謝途徑為例(子計畫3)(II)

Project Coordinator/計畫主持人

Han-Jia Lin

Funding Organization/主管機關

National Science and Technology Council

Department/Unit

Department of Bioscience and Biotechnology

Website

https://www.grb.gov.tw/search/planDetail?id=8359794

Year

2014

Start date/計畫起

01-08-2014

Expected Completion/計畫迄

01-07-2015

Bugetid/研究經費

1380千元

ResearchField/研究領域

生物技術(理)
生物科學

血色素 (Heme) 是血紅素中負責與氧分子結合的輔基 (prosthetic group)，但是自由型態存在的血色素卻會產生自由基，而對正常細胞造成氧化壓力，因此必須透過血紅素氧化? (heme oxygenase, 簡稱 HO) 將之移除[1]。在哺乳類動物中有發現Ho1 和 Ho2 兩種同源基因。以小鼠為模式的實驗顯示兩種同源基因之間有組織表現、基因調控以及生化特性的差異。除了代謝血色素之外，兩種同源基因也被發現與鐵離子平衡和抗氧化等反應相關[2]。尤其是 Ho 基因也被證實對於發育中的胚胎扮演重要的角色，顯示血色素的代謝可能有更複雜的生理意義。本研究室在斑馬魚基因體中發現有 4 種 ho，分別稱為 ho1a、 ho1b、 ho2a 和 ho2b。因為斑馬魚是較原始的脊椎動物，加上體外授精的特性，十分合適研究 ho 相關基因功能的演化以及在胚胎發育中所扮演的角色。在本論文中首先針對 4種 ho 進行原位雜交以及 Q-RT-PCR 等方法，分析各基因在受精後 24 至 120 小時的胚胎中的表現位置與表現量。結果顯示在胚胎發育過程中 ho1a 以及 ho2b 分別在卵黃囊 (yolk sac) 和中樞神經中會有較明顯的表現。由於在哺乳類中，ho1 的表現受到缺氧的調控，因此我們也嘗試將班馬魚卵進行缺氧模擬條件的處理，也觀察到胚胎中的 ho1a 基因表現有增加的現象。然後我們繼續針對斑馬魚 ho1a 啟動子區域進行研究，以 5’RACE 確定轉錄起始位置，並選殖不同片段的啟動子區域進行啟動子區域活性分析。結果顯示在啟動子 -1100 bp~-1200 bp 的區域似乎具缺氧反應因子 (hypoxia response element, 簡稱HRE) 的存在。由本論文研究顯示，ho1 在卵黃囊的表現與受缺氧誘導的特性，可能早在脊椎動物演化的初期就已經出現了，其功能可能只是針對血色素的代謝。而有趣的是ho2 表現在中樞神經的現象，其功能可能不只是代謝血色素，而是積極地與神經的發育有關。綜合來說，在這一年的計畫中，我們發現了斑馬魚 Ho相關基因在胚胎中的表現位置，並證實斑馬魚 Ho1a與哺乳類類似的基因調控機轉。這些成果將提供有用的訊息，對於未來研究 Ho1 與 Ho2 功能演化帶來重大的幫助。

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Integration and Evolution of Hypoxia Response Network: Systems Biology and Evolution Approach (II)

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