生物开题报告-Cdc42对果蝇边界细胞运动的影响及其在细胞中的分布

1、.本科生毕业设计（论文）开题报告题 目：Cdc42对果蝇边界细胞运动的影响及其在细胞中的分布学 院： 生命科学学院 系 生物技术系 专 业： 生物技术 班 级： 生物技术111班 学 号： 5602111016 姓 名： 邱志千 指导教师： 罗火林 填表日期： 2015 年 4 月 8 日一、 选题的依据及意义：多细胞生物从单一的受精卵发育成结构功能多样的组织器官的过程中依赖于细胞不断地增殖、分化，这样精确的调控引起了许多生物学家的兴趣，随之这也引出了许多发育学上的问题。基因在生物体生命过程中都在发挥着作用，其表达出的蛋白则负责具体调控细胞行为，例如细胞交流、细胞增殖、细胞分化及细胞运动。细胞

2、运动也被视为细胞发生迁移的过程，简称细胞迁移，在胚胎发育时，一些稳固的上皮细胞因缺失一部分细胞极性而从周围的细胞分离出来，通过细胞细胞运动转移到其他部位开始增殖分化形成一系列组织器官。细胞除了在胚胎发育过程中会发生迁移，在成体中也会有迁移，例如伤口愈合，巨噬细胞免疫作用。因此，细胞迁移除了在胚胎发育过程中发挥着重要作用，对成体生命活动也产生影响。但是当有些细胞获得这种特性并发展成入侵性时，便会开始浸润周围组织并随着淋巴液或血液扩散，转移到其他组织或器官开始生长，这就是癌细胞发生并转移的过程。我们通过掌握从上皮细胞发展成为能迁移并具有入侵性细胞的分子机制时，不仅有助于我们了解胚胎发育过程，还可以

3、应用于癌症治疗。在果蝇卵巢发育过程中，有一团细胞会从上皮细胞层里脱离出来发生迁移，其迁移过程与癌细胞转移十分类似，因此很多实验室都以果蝇卵巢中的边界细胞为研究对象，使得一系列参与细胞迁移相关的基因与相关蛋白分子机制逐渐被了解并掌握。细胞迁移是个十分复杂的过程，需要多种因素协调配合才能完成。细胞极性蛋白在这个过程中起着定向的作用，当这些极性蛋白功能出现紊乱时，细胞迁移会出现滞留、无序运动，这对胚胎发育以及伤口愈合都有重要影响，导致个体出现生理缺陷或死亡。相反，在癌细胞转移时，我们可以利用这一点使癌细胞转移时发生紊乱，致使其不能转移从而达到阻止肿瘤细胞转移的目的。二、 国内外研究现状及发展趋势（含

4、文献综述）：多细胞生物从单个受精卵开始分裂分化，形成组织器官，最后才能形成完整的个体。在这个发育过程中，细胞迁移发挥着重要作用，许多细胞团需要迁移到特定部位开始分化才能发挥其功能。在成熟个体中，细胞迁移还涉及到受损组织修复、免疫反应及癌症转移等。因此，细胞迁移在胚胎发育和成熟个体中都具有重要作用。在果蝇卵巢发育过程中，有一团边界细胞会定向开始迁移，其迁移特点与癌细胞转移相类似，所以我们以果蝇卵巢中边界细胞团为研究对象，利用果蝇在遗传学上的优势，找到一系列控制细胞迁移的分子机制。Cdc42是小GTPase，会影响细胞迁移的正常发生，借助活体观察技术及FRET成像原理，可以观察具有活性Cdc42蛋

5、白在细胞迁移过程中分布状况。掌握Cdc42在细胞迁移中功能有利于我们更好了解细胞迁移过程中涉及的分子机制，为胚胎发育和癌症治疗提供新的研究方向，也为我们下一步的研究提供新的启示。Cdc42在细胞迁移中发挥双重功能，首先它会参与到细胞突出物活性伸出，其次它会影响细胞定向迁移。细胞定向迁移是遵循着细胞前后轴的极性发生的，在对Cdc42突变的巨噬细胞中，细胞可以产生一个前后轴的极性变化，但无法感知这种变化的发生，从而产生无方向性的迁移。在细胞迁移的过程中Par复合体发挥重要作用，主要由Par 6和aPKC蛋白组成。Par 6和aPKC是Cdc42下游的受体，Cdc42可以结合到Par 6并且促进aP

6、KC的活化，而aPKC的活化对于细胞定向迁移起着决定性的作用。Crb复合体是个跨膜结构域，分布在细胞迁移的前端，能够招募Par复合体到迁移质膜的前端。Crb复合体中Patj蛋白会影响其分布，当Patj发生突变时，Crb定位会受到影响，进而影响Par复合体分布，导致细胞无法正确迁移。三、 本课题研究内容利用果蝇在遗传学上的优势，找到一系列控制细胞迁移的分子机制。Cdc42是小GTPase，会影响细胞迁移的正常发生，借助活体观察技术及FRET成像原理，可以观察具有活性Cdc42蛋白在细胞迁移过程中分布状况。五、本课题研究方案1、了解果蝇发育过程中的基本知识与内容2、对细胞迁移的背景有基本了解3、详

7、细阅读关于活体实验的操作手册，并开始练习4、学习如何饲养果蝇5、开始实验，制作装片，对固定及活体装片进行观察6、收集数据，分析实验结果7、撰写实验报告四、 研究目标、主要特色及工作进度：研究目标：对果蝇发育过程有个基本了解与认识、对细胞迁移的背景以及相关因素有了解、学习活体成像技术、学习共聚焦显微镜的使用主要特色：在果蝇这个经典的遗传学生物里运用FRET技术去观察活性蛋白的分布情况，并且学习使用共聚焦显微镜工作进度：1、收集资料，了解果蝇生理特性，对果蝇的边界细胞有具体认识2、对细胞迁移有针对性的研究，了解细胞迁移发生机制、调控手段以及迁移过程中的特点3、制定实验计划，练习实验中需要的基本操作

8、技术4、饲养果蝇，开始实验5、收集实验数据，对实验结果进行分析6、开始撰写论文基本框架，把逻辑顺序理清楚7、修改论文基本内容，按照格式要求修改，并填补一部分实验内容六、参考文献：1、 Principle of Development.Lewis Wolpert.OXFORD UNIVERSITE PRESS2、 Benton, R., and St Johnston, D. (2003a). A conserved oligomerization domainin drosophila Bazooka/PAR-3 is important for apical localization and

9、 epithelialpolarity. Curr. Biol. 13, 13301334.3、 Montell, D. J. Rorth, P. & Spradling, A. C. Slow border cells, a locus required for a developmentally regulated cell migration during oogenesis, encodes Drosophila C/EBP. Cell 71, 5162 (1992).4、 Brown, S., Hu, N. & Castelli-Gair Hombria, J. Id

10、entification of the first invertebrate interleukin JAK/STAT receptor, the Drosophila gene domeless. Curr. Biol. 11, 17001705 (2001).5、 Prasad, M. & Montell, D. J. Cellular and molecular mechanisms of border cell migration analyzed using time-lapse live-cell imaging. Dev. Cell 12, 9971005(2007).6

11、、 Bianco, A. et al. Two distinct modes of guidance signalling during collective migration of border cells.Nature 448, 362365 (2007).7、 Theveneau, E. et al. Collective chemotaxis requires contact-dependent cell polarity. Dev. Cell 19, 3953(2010).8、 Yoon, W. H., Meinhardt, H. & Montell, D. miRNAmediated feedback inhibition of JAK/STAT morphogen signalling establishes a cell fate threshold. Nature CellBiol. 13, 10621069 (2011).10、Goldstein B, Macara IG. (2007). The PAR protei