鱖魚蛋白磷酸酶(PP1)基因家族的克隆、表達(dá)特征和SNP多態(tài)性分析.pdf

1、鱖魚是我國(guó)主要的名貴經(jīng)濟(jì)魚類之一，具有無(wú)肌間刺，肉質(zhì)鮮美等特點(diǎn)。在野生自然環(huán)境中，鱖魚從一開口就只攝食活的餌料魚，拒絕攝食死餌料魚和人工飼料。但是，當(dāng)通過適當(dāng)方法進(jìn)行人工馴養(yǎng)后，部分鱖魚可以攝食冰鮮餌料魚，甚至是人工飼料。目前對(duì)鱖魚馴食人工飼料個(gè)體差異的分子機(jī)制還很少有文章報(bào)道。本課題組通過對(duì)易馴食和不易馴食冰鮮的鱖魚轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)鱖魚馴食與視覺、食欲、節(jié)律、學(xué)習(xí)記憶等相關(guān)通路有著重要的關(guān)系。絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶1(Serine/

2、threonine protein phosphatase，PP1)是學(xué)習(xí)記憶通路中一個(gè)重要的蛋白磷酸酶。許多研究已表明PP1在哺乳動(dòng)物腦中具有抑制學(xué)習(xí)和長(zhǎng)時(shí)程記憶的作用。在本研究中，我們探究鱖魚PP1家族中四個(gè)亞型基因與鱖魚接受人工飼料個(gè)體差異的關(guān)系，試圖為研究鱖魚接受人工飼料個(gè)體差異的分子機(jī)制提供理論知識(shí)。
　　我們采用了PCR和RACE技術(shù)克隆了鱖魚四個(gè)PP1亞型PP1caa、PP1cab、PP1cb和PP1cc基因的cDN

3、A序列。通過序列分析發(fā)現(xiàn)，PP1caa基因cDNA序列3131bp，編碼325個(gè)氨基酸;PP1cab基因cDNA序列1336bp，編碼290個(gè)氨基酸;PP1cb基因cDNA序列2108bp，編碼327個(gè)氨基酸;PP1cc基因cDNA序列1794bp，編碼323個(gè)氨基酸。鱖魚PP1caa、PP1cab、PP1cb和PP1cc氨基酸序列與其他魚類、哺乳類以及兩棲類呈高度相似性。通過系統(tǒng)進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，鱖魚PP1caa與PP1cab聚集在PP1

4、α一支上;鱖魚PP1cb與哺乳動(dòng)物的PP1cb聚集在一小支上，且與其他物種的PP1cb共同聚在PP1β一大支上;鱖魚PP1cc和其他魚類的PP1cc基因緊密聚集在PP1γ一支。結(jié)果表明克隆得到的四種鱖魚PP1基因分別屬于PP1α（PP1caa和PP1cab），PP1β(PP1cb)和PP1γ(PP1cc)三種類型。
　　通過RT-PCR檢測(cè)了四個(gè)PP1亞型的mRNA在鱖魚不同組織中的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)四種亞型在鱖魚腦、肝臟、腸、心臟等

5、組織中廣泛表達(dá)，而不同的亞型在不同組織中表達(dá)豐度截然不同。PP1cab和PP1cc在腦中表達(dá)最為豐富。PP1 caa和PP1cb在肝臟中表達(dá)量最高，這可能與鱖魚的新陳代謝有著重要的關(guān)系;其次在腦組織中表達(dá)較高，這可能與鱖魚的長(zhǎng)期記憶和腦中神經(jīng)突觸發(fā)生有重要的關(guān)系。
　　當(dāng)鱖魚馴化之后，又檢測(cè)了易馴食和不易馴食鱖魚PP1caa、PP1cab、PP1cb和PP1cc的mRNA在腦、肝、腸中的表達(dá)水平。結(jié)果顯示，PP1cab和PP1cc

6、兩個(gè)基因的表達(dá)在易馴食鱖魚和不易馴食鱖魚的腦、肝和腸中沒有顯著性差異。PP1caa和PP1cb兩個(gè)基因在易馴食組鱖魚腦中表達(dá)水平顯著高于在不易馴食組鱖魚腦中的表達(dá)(P＜0.05)。當(dāng)鱖魚馴化后，在易馴食鱖魚腦中PP1caa和PP1cb兩個(gè)基因表達(dá)升高，可能導(dǎo)致腦中磷酸化和去磷酸化的過程處于一種不平衡的狀態(tài)，影響到與長(zhǎng)時(shí)程記憶和突觸可塑性有關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，從而使學(xué)習(xí)和長(zhǎng)時(shí)程記憶受損。本研究同時(shí)推測(cè)易馴食的鱖魚可能通過調(diào)節(jié)自身PP1等相關(guān)

7、基因來(lái)適應(yīng)新的攝食環(huán)境，鱖魚被馴化后使得對(duì)原來(lái)攝食活魚天然習(xí)性的記憶減退，產(chǎn)生新的吃飼料的記憶，從而能夠長(zhǎng)久接受人工飼料。在易馴食鱖魚的肝臟中PP1cb的mRNA表達(dá)水平是在不易馴食組鱖魚肝臟中的2.20倍呈顯著性差異，這可能是因?yàn)椴煌氖澄飻z入引起機(jī)體新陳代謝的變化造成的。
　　在PP1caa和PP1cb基因上還分別檢測(cè)到了一個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP, singlenucleotide polymorphism)位點(diǎn)，而PP1c

8、ab和PP1cc兩個(gè)基因中沒有發(fā)現(xiàn)SNP位點(diǎn)。將PP1caa和PP1cb基因上的SNP位點(diǎn)在易馴食和不易馴食兩個(gè)鱖魚群體中進(jìn)行基因分型，并與鱖魚馴食性狀進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明PP1caa和PP1cb基因上的SNP位點(diǎn)都與鱖魚馴食性狀具有顯著的關(guān)聯(lián)性。
　　將PP1caa和PP1cb兩個(gè)基因的突變位點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄因子預(yù)測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)位點(diǎn)突變后分別使PP1caa和PP1cb基因上的多個(gè)與轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合發(fā)生了變化。這可能與P