冷水鱼类zona pellucida蛋白低温适应性研究
发布时间：2020-05-06 20:46
【摘要】：对生活在极端寒冷下的鱼类而言,如何避免受到寒冷环境的伤害是一个极其重要的问题。南极Notothenioids鱼类之所以能在南极极端寒冷的环境下生存,并成为南极海域主要的鱼类物种,是因为其成鱼体内含有高浓度的抗冻糖蛋白(AFGPs),但是在南极Notothenioids鱼类的鱼卵和幼鱼体内AFGPs的表达水平非常低,甚至没有表达,南极Notothenioids鱼类的鱼卵和幼鱼是怎样避免寒冷伤害还未可知。Zona pellucida(ZP)蛋白基因家族编码一类参与识别精卵的卵壳蛋白,已有研究发现在南极Notothenioids鱼类中许多类型的ZP基因发生了特异性的大规模扩增。本研究发现南极鱼ZP蛋白具有冰晶结合活性,并修饰冰晶生长的形态,使含南极鱼ZP蛋白溶液的冰晶呈规则的六棱柱形状,并且使该溶液的熔点降低,促进冰晶的溶化。所以南极鱼ZPs是一类冷胁迫相关蛋白,能与AFPs共同作用,使南极鱼类在-1.9℃的寒冷环境下生存,并避免冰晶对南极鱼鱼体的机械伤害。ZP蛋白具有的冰晶结合活性是一种固有的原始功能,还是只是在南极Notothenioids鱼类ZP蛋白所特有的功能呢?所以我们选择了与南极鱼生活环境相似的齐口裂腹鱼(Schizothorax prenanti,SP)的ZP蛋白(SP_ZP3)进行研究,齐口裂腹鱼也是一种寒冷环境下生活的物种,其分布水域的特点是海拔高、气温低。研究发现齐口裂腹鱼的ZP蛋白具有弱的冰晶结合活性,但不能降低溶液的冰点。本研究主要通过RT-PCR的方法,从南极Notothenioids鱼类和齐口裂腹鱼卵巢的总RNA中克隆得到多种zona penucida基因的编码区,并构建这些基因的真核表达载体,然后在中国仓鼠的卵巢细胞(CHO-K1)中进行表达,并用分离纯化得到的ZP蛋白进行冰晶实验。结果发现ZP蛋白溶液的冰晶形状呈规则六棱柱,证明ZP蛋白能与冰晶进行结合,并改变了冰晶的生长形态,具有冰晶结合活性。ZP蛋白是包含ZP结构域的一类蛋白,存在于所有的脊椎动物中。该蛋白基因镌刻着进化的历史,ZP基因无论是在低等生物(如线虫)还是在高等哺乳动物中都有分布,该基因在鱼类中被称为卵壳蛋白基因,在高等哺乳动物中被叫作透明带蛋白基因。ZP蛋白作为卵细胞外膜的重要组成部分参与了的受精过程,研究表明,参与该过程的基因进化速度要比其他基因快。南极Notothenioids鱼类的ZP基因在寒冷条件下大量扩增,是南极鱼适应南极极端寒冷环境的重要机制,ZP基因的扩增又加快了ZP基因的进化,使其进化成为一类冷胁迫蛋白,使南极鱼类适应极端寒冷的水环境。而本研究显示SP_ZP3蛋白有冰晶结合活性,这种活性可能是生活在寒冷环境下鱼类ZP蛋白的一种原始功能,而在南极Notothenioids鱼类中,这种功能在高强度的寒冷压力下会被持续放大,获得了明显降低熔点的功能。
【图文】：
受态细胞：大肠杆菌 XL10-Gold，DH-5α；养细胞系：CHO-K1 细胞系，ATCC Number: CCL-61 ；表 2.2.3 实验所用的南极鱼类样品及采集的位置Species Family Locality （latitude, longitude）raco hamatus Channichthyidae Pryz Bay （68°36′S, 78.0°E）tichus mawsoni Nototheniidae McMurdo Sound, Ross Sea（77°51.0′S ,166°4draco acuticeps Bathydraconidae Zhongshan Station, Antarctica（69°22.0′S,76°2实验的方法和步骤Zona pellucida 基因真核表达载体的构建 pIRES2-EGFP 载体的示意图
图 2.1.1-1 齐口裂腹鱼卵巢总 RNA 的电泳和 SP_ZP3 的克隆（a. 卵巢总 RNA 的电泳检测；b. SP-ZP3 基因的 RT-PCR 结果；c. 用 M13 引物对 T-SP_ZP3 载体的菌落 PCR 验证）ig 2.1.1-1 Electrophoresis of total RNA of Schizothorax prenanti and cloning of SP_Z对获得的基因序列进行分析，结果表明：该基因所编码的蛋白质分子055，其等电点 pI 的理论值为 8.63。通过 SMART 软件预测，该蛋白质基酸到 31 个氨基酸为信号肽序列，，第 133 aa 至 384 aa 之间有个保守的--透明带结构域（Zona pellucida domain），第 430 aa 到 444 aa 之间为域（表图 3.1.1-2）。根据 SP-ZP3 基因的序列，从 NCBI 数据库中下载其种的氨基酸同源序列，使用 MEGA 5.1 软件进行系统进化分析，结果（，Zona pellucida 3 基因在鱼类中较为保守，齐口裂腹鱼（Schizothorax pr他鱼类（鲫鱼 Carassius auratus，鲤鱼 Cyprinus carpio，黑头软口鲦 Pimelas，翘嘴湆 Culter alburnus，稀有泩鲫 Gobiocypris rarus，斑马鱼 Danio缘关系较远。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S917.4
本文编号：2651835
【图文】：
受态细胞：大肠杆菌 XL10-Gold，DH-5α；养细胞系：CHO-K1 细胞系，ATCC Number: CCL-61 ；表 2.2.3 实验所用的南极鱼类样品及采集的位置Species Family Locality （latitude, longitude）raco hamatus Channichthyidae Pryz Bay （68°36′S, 78.0°E）tichus mawsoni Nototheniidae McMurdo Sound, Ross Sea（77°51.0′S ,166°4draco acuticeps Bathydraconidae Zhongshan Station, Antarctica（69°22.0′S,76°2实验的方法和步骤Zona pellucida 基因真核表达载体的构建 pIRES2-EGFP 载体的示意图
图 2.1.1-1 齐口裂腹鱼卵巢总 RNA 的电泳和 SP_ZP3 的克隆（a. 卵巢总 RNA 的电泳检测；b. SP-ZP3 基因的 RT-PCR 结果；c. 用 M13 引物对 T-SP_ZP3 载体的菌落 PCR 验证）ig 2.1.1-1 Electrophoresis of total RNA of Schizothorax prenanti and cloning of SP_Z对获得的基因序列进行分析，结果表明：该基因所编码的蛋白质分子055，其等电点 pI 的理论值为 8.63。通过 SMART 软件预测，该蛋白质基酸到 31 个氨基酸为信号肽序列，，第 133 aa 至 384 aa 之间有个保守的--透明带结构域（Zona pellucida domain），第 430 aa 到 444 aa 之间为域（表图 3.1.1-2）。根据 SP-ZP3 基因的序列，从 NCBI 数据库中下载其种的氨基酸同源序列，使用 MEGA 5.1 软件进行系统进化分析，结果（，Zona pellucida 3 基因在鱼类中较为保守，齐口裂腹鱼（Schizothorax pr他鱼类（鲫鱼 Carassius auratus，鲤鱼 Cyprinus carpio，黑头软口鲦 Pimelas，翘嘴湆 Culter alburnus，稀有泩鲫 Gobiocypris rarus，斑马鱼 Danio缘关系较远。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S917.4
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 武云飞;陈宜瑜;;西藏北部新第三纪的鲤科鱼类化石[J];古脊椎动物与古人类;1980年01期
2 李吉均,文世宣,张青松,王富葆,郑本兴,李炳元;青藏高原隆起的时代、幅度和形式的探讨[J];中国科学;1979年06期
本文编号：2651835
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/scyylw/2651835.html
