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Nodal/Smad2信号通过调控其靶基因的时空表达,在脊椎动物原肠期中内胚层的诱导和体轴的建立过程中发挥着重要作用。但是,在这些重要的发育过程中,Nodal/Smad2信号的靶基因还没有被系统鉴定。 本研究以原肠作用早期的斑马鱼胚胎为实验材料,在整个基因组水平对Nodal/Smad2信号的靶基因进行系统鉴定。利用染色体免疫共沉淀及DNA芯片技术(Chromatinimmunoprecipitationwithmicroarray,ChIP-chip),本研究共鉴定了679个Smad2的靶基因。在这些靶基因当中,有14个已被报道其表达受Nodal信号调控,例如.sqt和liml。Geneontology(GO)分析发现,Smad2的靶基因主要由发育调节因子,信号通路调控因子和转录因子组成。表达谱芯片分析表明,Nodal/Smad2靶基因的表达与Nodal信号的活性密切相关。本研究进一步鉴定了一组中内胚层特异表达的Nodal/Smad2靶基因,包括cthl、dusp4、netl、tsku、duspl和gata6,其表达同样依赖于Nodal/Smad2信号的激活。Smad2不能直接与DNA结合,需要转录协同因子共同调控基因表达。本研究通过生物信息学的方法,通过分析Smad2结合区域的其他转录因子保守的结合序列的出现频率,鉴定了一批潜在的Smad2的协同作用因子。其中包含已经有过报道的FoxH1和Lefl/β-catenin,还有一些以前未知的如Octl和Gata6。本研究的结果表明,Octl与Gata6都可以与Smad2直接结合,Octl促进Nodal信号,和Smad2一起协同增强Nodal/Smad2对中内胚层的诱导,而Gata6对Nodal信号及中内胚层的形成有抑制作用。 综上所述,本研究在胚层形成和体轴建立的关键时期系统的鉴定了Nodal/Smad2的靶基因,并且发现Smad2和其他一系列转录因子一起协同调控靶基因的转录。本研究结果对于研究脊椎动物中内胚层形成和体轴建立过程中的基因表达调控机制具有重要的意义。