鰱魚肌球蛋白重鏈球狀結構域的cDNA克隆及結構解析.pdf

1、鰱魚(Hypophthalmichthys molitrix)，又名白鰱，與鯉魚(Cyprinus carpio)和草魚(Ctenopharyngodon idella)一樣同屬于鯉科魚類，是我國淡水魚資源中具有代表性的魚種之一。與其它種類的淡水魚相比，鰱魚具有低值、高產(chǎn)的特點，因此，也是加工利用的主要對象。青、草、鰱、鳙魚均屬于廣溫性的淡水魚類，它們的肌肉功能伴隨棲息水溫的變化而變化，以至于它們能夠周年生活在溫差極大的棲息環(huán)境中，淡水

2、魚所具有的這種獨特的溫度適應能力與其肌肉蛋白質主要是肌球蛋白性質的季節(jié)變化是密切相關的。在魚類肌肉蛋白質中，60％以上是構成肌原纖維的蛋白質，肌原纖維蛋白是由肌球蛋白，肌動蛋白和調節(jié)蛋白等組成，肌球蛋白能和肌動蛋白結合形成細胞運動如胞質分裂和肌肉收縮等所需的物質，有“分子馬達”之美譽。其中肌動蛋白和調節(jié)蛋白在肌原纖維蛋白中所占的比例較小，肌球蛋白構成了魚肌肉肌原纖維蛋白的60-75％，它的性質主要決定了肌原纖維蛋白的性質，進而影響魚肌肉

3、蛋白質的加工適性。肌球蛋白分子由兩條分子量約200kDa的重鏈亞基和四條分子量約20kDa的輕鏈亞基組成，重鏈亞基含有多種同工型(isoform)，它們分別由不同的同工型基因編碼，因此，肌球蛋白具有“多基因家族”之稱。同時，重鏈含有多個不同的結構域，如位于氨基端具有球狀結構的重酶解肌球蛋白(HMM)，和位于羧基端具有α-螺旋結構的輕酶解肌球蛋白(LMM)。前者包括S1和S2,具有ATP酶的活性和與肌動蛋白結合的能力，后者具有使肌球蛋白在

4、生理條件下形成絲狀的能力，它們決定了魚肌肉蛋白質多種重要的功能性質。S1結構域自氨基端起可以被胰蛋白酶水解為25、50和20kDa三個片段。兩個表面環(huán)loop1和loop2分別位于25與50kDa片段和50與20kDa片段的連接區(qū)域，它們分別與ATP和肌動蛋白的結合位點有關，決定了肌球蛋白的“分子馬達”功能。而輕鏈包括2條具有不同分子量的堿輕鏈(A1和A2)和2條相同的DTNB輕鏈，具有調節(jié)磷酸化途徑等作用。
　　 早期的研究中

5、，我們報道了從冬季和夏季鰱魚(Hypophthalmichthys molitrix)的快速肌中分離到兩種肌球蛋白重鏈同工型基因，分別命名為低溫型(sc-w)和高溫型(sc-s)。本文根據(jù)該兩種同工型基因在3'端展現(xiàn)的明顯差異，設計了2個特異性的反向引物，以鯉科魚類肌球蛋白重鏈5'端的保守序列為正向引物，通過Long-PCR對編碼鰱魚兩種肌球蛋白重鏈同工型的球狀結構域(Subfragmengt-1，S1)的全長基因進行了克隆和測序，并推

6、斷出它們一級結構的氨基酸序列。研究結果表明：sc-w與sc-s在S1的初級結構上顯示80.5％的同源性、與已經(jīng)報道的草魚(Ctenopharyngodon idella)低溫型(gc10)有97.2％的高同源性；sc-s則與草魚中間型(gcI)和高溫型(gc30)顯示了分別為98.4％和97.1％的高同源性。低溫型的sc-w和gc10在S1初級結構上展現(xiàn)的特有變異主要發(fā)生在43個氨基酸殘基位點，其中15個屬保守性殘基。對S1區(qū)域中兩個功