Hox2在海鞘属Ciona心房虹吸管融合中的可能功能

固着性生活的成体海鞘的典型特征是具有花瓶状体形，并带有一个口虹吸管和一个房虹吸管。然而，Ciona 在变态发育后会形成两个房虹吸管，随后再融合为一个。其融合所依据的机制尚不清楚。本研究表明，Hox2 控制这一过程。利用转录激活因子样效应核酸酶（Transcription-Activator-Like Effector Nuclease, TALEN）构建的 Hox2 敲除个体在其整个生命过程中始终保留两个房虹吸管。 在正常融合过程中，两个虹吸管之间的表皮细胞沿前后轴方向变平。在 Hox2 敲除个体中，这种细胞扁平化并不发生，这表明表皮细胞的形态变化会产生张力，从而使房虹吸管开口在中线处靠拢并发生融合。Hox2 敲除个体缺乏顶杯器，顶杯器被认为是位于融合后房虹吸管内部上皮以及输精管上的疑似流体动力感受器。 在多次敲除尝试中，仅有一对 TALEN 重现了房虹吸管融合表型，这提示该表型是由一种影响范围比单纯消除蛋白功能更广的突变所驱动。许多海鞘与 Ciona 不同，在变态发育后不久即形成单一的房虹吸管。我们的研究结果表明，一个系统发育上保守的基因 Hox2，在 Ciona 中建立了这种类群特异性的房虹吸管形成机制。

固着性生活的成体海鞘的典型特征是呈花瓶状体形，并具有单一的口虹吸管和围鳃虹吸管。然而，Ciona 在变态后会发育出两个围鳃虹吸管，随后二者融合为一个。驱动这一融合过程的机制尚不清楚。本研究提示，Hox2 调控该过程。利用转录激活因子样效应物核酸酶（Transcription-Activator-Like Effector Nuclease, TALEN）构建的 Hox2 敲除个体在整个生命周期中均保留两个围鳃虹吸管。在正常融合过程中，两个虹吸管之间的表皮细胞沿前后轴方向变平。Hox2 敲除个体中不发生这种细胞扁平化现象，这提示表皮细胞的形态变化会产生张力，从而使围鳃虹吸管开口在中线处汇聚并实现融合。Hox2 敲除个体缺失杯状器官；该结构被认为是位于融合后的围鳃虹吸管内部上皮以及输精管上的流体动力学传感器。在多次敲除尝试中，仅有一对 TALEN 重现了围鳃虹吸管融合表型，这表明该表型可能由一种影响范围比单纯消除蛋白功能更广泛的突变所驱动。许多海鞘与 Ciona 不同，在变态后不久即发育出单一的围鳃虹吸管。我们的研究结果表明，一个系统发育上保守的基因 Hox2 在 Ciona 中建立了这一类群特异性的围鳃虹吸管形成机制。

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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.13.738359v1?rss=1

🏷️ Hox2 海鞘 虹吸管融合 变态发育 TALEN敲除 表皮细胞形态变化