尾加压素Ⅱα在斑马鱼和细锯脂鲤中的比较研究

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尾加压素Ⅱ(Urotensin Ⅱ,UⅡ)是由鱼类尾部神经分泌系统(Caudal Neurosecretory System,CNSS)中的Dahlgren细胞合成,储存于鱼类尾垂体中的一种环状神经肽。UⅡ是一种十二肽,在第6和第11位半胱氨酸间通过二硫化物跨接形成环形结构,主要具有调控心血管收缩的功能,是一种最有效的血管收缩剂,除此之外,UⅡ还与心血管疾病、肾脏疾病、糖尿病等许多疾病相关,在泌尿生殖系统、胃肠道、胰腺、肝脏、肾上腺中也具有一定的生物学和药理学作用。目前对UⅡ的功能研究仅限于外源性的UⅡ,内源性UⅡ的功能尚不清楚。细锯脂鲤(Pristella maxillaris)原产于南美洲的巴西、秘鲁等地,因其通体透明、易于繁殖等优点,目前作为水族观赏鱼类被广泛饲养。细锯脂鲤与模式生物斑马鱼(Danio rerio)相比,同样具有个体小、产卵多、繁殖快、早期胚胎易观察等特点,同时因其成体透明,能够清晰地观察到肌肉、骨骼、脊髓等组织,利用该物种作为新型模式生物研究基因功能具有极大的优势。但目前对细锯脂鲤的分子生物学研究还处于空白状态。本研究基于转录组分析得到的UⅡα转录本片段,通过RACE法克隆了细锯脂鲤UⅡα的cDNA序列,全长共769bp,其中5’UTR、编码区及3’UTR分别为79bp、369bp及321bp,共编码122个氨基酸。氨基酸比对分析发现该鱼UⅡα蛋白具有保守的6氨基酸环肽结构。物种进化树分析表明细锯脂鲤与斑马鱼的物种亲缘关系较近。RT-qPCR分析发现,细锯脂鲤和斑马鱼的CNSS中UⅡα的表达量均最高,在眼睛、肝脏、大脑、肌肉、精巢、卵巢、鳃、肾脏、皮肤、心脏和肠中表达量较低或不表达。细锯脂鲤的成鱼CNSS组织切片原位杂交结果发现UⅡαmRNA主要在成鱼的CNSS中的Dahlgren细胞周围表达。早期整胚原位杂交结果显示,1dpf(days postfertilization)和2dpf的细锯脂鲤和斑马鱼不表达UⅡαmRNA,从3dpf开始胚胎尾部表达UⅡαmRNA,到5dpf时UⅡαmRNA表达明显,细锯脂鲤胚胎UⅡαmRNA表达分布与成鱼相似。斑马鱼比同时期的细锯脂鲤发育更快,UⅡαmRNA表达量更高。本实验克隆了斑马鱼UⅡα启动子序列,克隆了细锯脂鲤UⅡα基因的编码区序列,将这两个片段连接到入门质粒(entry vector)中,通过TOL2质粒转座子技术,构建了斑马鱼UⅡα启动子诱导的细锯脂鲤UⅡα和mCherry的融合蛋白过表达质粒,该质粒共3062bp,由斑马鱼UⅡα启动子诱导,共编码399个氨基酸,包括细锯脂鲤的UⅡα和mCherry红色荧光融合蛋白。为构建UⅡα突变个体做好了前期工作,是研究内源性UⅡα功能的必要准备。本研究首次在细锯脂鲤中克隆UⅡα基因,分析UⅡα在细锯脂鲤和斑马鱼不同组织中的相对表达量,首次在细锯脂鲤成鱼的CNSS组织中标记UⅡα的表达,在斑马鱼和细锯脂鲤的胚胎中标记UⅡαmRNA的表达情况,通过比较发现细锯脂鲤因通体透明,在研究UⅡα的表达分布上更具有优势。构建了UⅡα启动子诱导的UⅡα-mCherry过表达重组质粒,为后续利用该物种研究内源性UⅡα的功能奠定基础。
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