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IGFBP-1是IGF结合蛋白家族中第一个被发现和鉴定的成员,一些分解代谢胁迫条件(如禁食、营养不良、蛋白质限制)能够诱导IGFBP-1 mRNA的高量表达。体外实验表明,缺乏单一氨基酸(如精氨酸、半胱氨酸、精氨酸等)能够诱导IGFBP-1的表达。其它分解代谢胁迫条件包括ER(endoplasmic reticulum)胁迫以及低氧也能够调节IGFBP-1的表达。目前已经克隆得到斑马鱼(Danio rerio)的igfbp-1具有两个倍增基因,命名为igfbp-1a和igfbp-1b,是人类IGFBP-1的直系同源基因。系统进化分析和共线性数据表明硬骨鱼类的进化经历了2R(the twobasal vertebrate tetraploidization)和3R(the third tetraploidization)基因组倍增,这为基因功能进化的进程研究提供了有利的条件。倍增基因在功能上是否存在差异以及存在哪些差异有待进一步研究。研究已经揭示igfbp-1a、igfbp-1b受饥饿以及低氧等因素调控,但胁迫条件下IGFBP-1对IGF功能的抑制以及对环境变化的快速反应之间的作用关系还没有得到深入的研究,并且之前所有报道均未揭示igfbp1a、igfbp-1b受饥饿调节的发生机制。 我们分析发现igfbp-1a含有两个保守的AARE元件,其中一个位于转录起始位点上游-1454/-1446区域:TGATGCAAC;另一个位于第一个内含子的+483/+491区域:ATTTCATCA。但我们在igfbp-1b中并没有发现类似的AARE保守序列。为了确定AARE对氨基酸缺乏是否有响应,我们用pGL3-basic、p1128Luc、p2025Luc报告质粒在HepG2细胞中进行启动子响应活性的检测,实验结果表明斑马鱼igfbp-1a转录起始位点上游的AARE元件对亮氨酸缺乏有响应。ZF4细胞中亮氨酸缺乏实验结果表明,亮氨酸缺乏对igfbp-1amRNA的表达没有上调作用,在ZF4细胞中没有检测到igfbp-1b的表达。我们制备了斑马鱼Igfbp-1a、Igfbp-1b的多克隆抗体,检测结果显示二者均具有良好的特异性和较高的效价,可以用于斑马鱼Igfbp-1a和Igfbp-1b的蛋白检测。蛋白检测结果显示,在ZF4细胞中,亮氨酸缺乏对Igfbp-1a与Igfbp-1b的表达没有影响。 本文中我们采用TALENs和CRISPR/Cas9技术对斑马鱼倍增基因igfbp-1a、igfbp-1b基因进行敲除,得到了纯合敲除突变体。igfbp-1a、igfbp-1b纯合敲除突变体的成功获得对深入研究igfbp-1a、igfbp-1b从胚胎发育期至成体期的整个生命周期中的功能具有重要意义,也为更加深入的研究倍增基因igfbp-1a、igfbp-1b在胁迫条件下的响应分子机制提供了平台。