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小泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)修饰,也称SUMO化修饰,是一种重要的转录翻译后修饰,指SUMO以ATP依赖的方式共价结合细胞内靶蛋白中的赖氨酸残基的过程。SUMO化修饰参与许多生物学过程,如信号转导、核质转运、转录调控、DNA修复和细胞周期调控等,在细胞内环境稳态中发挥着重要的作用。糖类作为生物体重要的营养元素之一,与哺乳动物相比,鱼类对于膳食糖类的利用能力相对较低。然而,日粮投喂黄颡鱼碳水化合物可以起蛋白质节约效应。目前,SUMO化修饰在鱼类上研究较少,关于饲料葡萄糖对鱼类SUMO化修饰的研究仍处于空白水平。基于SUMO家族蛋白在哺乳动物及一些模式生物中进化较为保守,葡萄糖是否介导了某些脂质代谢转录因子,或者关键基因的SUMO化修饰而参与鱼类脂质代谢的调控?具体机理又是什么?以黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)为试验鱼,通过基因克隆技术,获得10个SUMO化修饰关键基因的c DNA序列,分析目的基因的基本分子特征,并进行生物信息学解析。然后,探讨了体内外糖水平对黄颡鱼肝脏SUMO化修饰关键基因转录水平的影响,揭示了无论体内体外,糖均能诱导黄颡鱼SUMO化修饰水平发生变化。最后,基于SREBP1的SUMO化修饰,深入探究葡萄糖介导SREBP1的SUMO化修饰调控肝脏脂沉积的作用机制。主要的研究成果如下:1黄颡鱼SUMO化修饰关键基因的分子特征及生物信息学分析利用实时荧光定量PCR与RACE实验技术,我们通过克隆获得10个关于黄颡鱼SUMO化修饰及去SUMO化修饰过程的关键基因sumo1、sumo2、sumo3、sae1、uba2、ubc9、pias1、senp1、senp2、senp3的c DNA序列。进一步对c DNA序列、氨基酸序列进行基本的分子生物信息学分析,了解其分子特征,检测SUMO化修饰关键基因m RNA组织分布模式。系列研究结果表明,通过克隆获得的目的基因,均与脊椎动物的同源基因,拥有比较相似的氨基酸功能结构域;m RNA在10个组织中均有表达,但水平各异。氨基酸相似性、功能结构域分析,以及系统进化树分析的结果表明,黄颡鱼SUMO化修饰关键基因在生物进化过程当中是相当保守的,这也为我们深入在鱼类中探究SUMO化修饰调控及生理功能提供了科学依据。2饲料葡萄糖水平对黄颡鱼肝脏SUMO化修饰关键基因转录水平的影响设计实验探讨,体内外葡萄糖添加对黄颡鱼肝脏SUMO化修饰关键基因转录水平的影响。在体内实验中,黄颡鱼分别饲喂玉米淀粉水平为15%(低),21%(适量)和27%(高)的饲料,养殖周期为10周。体外试验中,黄颡鱼原代肝细胞孵育葡萄糖水平分别为:对照组(5.41 mmol/L)、10 m M(9.75 mmol/L)、20 m M(20.38mmol/L)。结果发现,体内外糖的添加,均能不同程度诱导SUMO化修饰关键基因转录水平发生改变,但表达水平各异,这可能和这些基因广泛参与胞内通路调控路径有关。我们的研究,扩展了我们关于鱼类SUMO化修饰在营养代谢生理功能中的认识,为进一步探究糖调控黄颡鱼SUMO化修饰水平及其分子作用奠定了基础。3葡萄糖介导SREBP1的SUMO化修饰调控黄颡鱼肝脏脂质代谢研究发现,糖能诱导黄颡鱼SUMO修饰水平发生改变。而糖类广泛参与脂质代谢转录因子及相关基因的调控,并且许多脂质代谢转录因子都是SUMO化修饰的底物蛋白。葡萄糖是否参与脂质代谢转录因子SUMO化修饰水平的调控,进而影响黄颡鱼脂质代谢?使用不同葡萄糖水平:对照组(5.44 mmol/L)、15 m M(15.60mmol/L)、30 m M(29.84 mmol/L),孵育黄颡鱼肝细胞48h后,检测肝细胞TG含量、脂质代谢基因(chrebp、pparr、lxrα、srebp1、accα、fas、scd1、lpl)表达水平、脂肪合成相关酶(G6PD、6PGD、ICDH、ME、FAS)活性、脂质代谢转录因子(LXRα、SREBP1)及下游基因(SCD1)的蛋白表达水平、以及脂质代谢转录因子(SREBP1)的SUMO化修饰水平。结果显示葡萄糖能促进黄颡鱼肝细胞TG累积,并且这一过程主要通过上调脂肪合成相关酶(G6PD、6PGD、ICDH、ME、)活性及(lxrα、srebp1、accα、fas)基因表达实现;葡萄糖通过降低SREBP1的SUMO化修饰,促进SREBP1及下游靶基因SCD1的蛋白表达,从而促进肝脏脂肪沉积。这一发现,为深入了解鱼类SUMO化修饰对营养及相关代谢途径的生理功能奠定了基础,同时也为防治鱼类脂肪肝病提供新的思路及方向。