半滑舌鳎igfbp7基因调控性别大小异形的作用初探

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guojicai
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性别大小异形是指同一物种中不同性别个体大小不同的现象,这种现象在鱼类中非常普遍,研究发现至少存在于600多种鱼类。其中在黄渤海分布较广泛的半滑舌鳎就是其中一个典型代表,半滑舌鳎(Cynoglossus semiliaevis)是我国重要的经济养殖鱼类,具有较高的营养价值和经济价值,半滑舌鳎雌鱼成体无论是体长还是体重都远远高于雄鱼,同时雌鱼生长过程中由于外界环境因素会发生性逆转,这种现象使得半滑舌鳎雌鱼比例大大降低,严重制约了半滑舌鳎养殖业的可持续发展。前期半滑舌鳎生长-生长轴组织转录组测序发现,胰岛素样生长因子结合蛋白家族(insμlin-like growth factor binding protein,IGFBP)基因在雌雄组织中表现显著差异表达趋势,胰岛素样生长因子结合蛋白7(IGFBP7)作为胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)超家族的成员,参与胰岛素样生长因子(IGF)的调节和胰岛素信号转导,是IGFBP家族中比较具有代表性的一个基因,转录组数据发现igfbp7在半滑舌鳎雌性性腺高表达,这引起了我们的兴趣,因此本研究开展了半滑舌鳎igfbp7基因的克隆,表达模式分析、启动子转录调控分析及RNA干扰敲降分析,旨在探究igfbp7对半滑舌鳎性别二态性的影响,主要研究结果如下:半滑舌鳎igfbp7基因克隆和进化分析表明:igfbp7 m RNA全长为1012bp,编码区长度为666bp,编码221个氨基酸,包含4个外显子,3个内含子,其空间结构具有较强的保守性。系统发育分析表明,半滑舌鳎和庸鲽,大西洋鲑,斑马鱼等聚为一支亲缘关系较近,含有共同的结构域IGFBP,进化上较为保守。通过分析3龄不同组织间的表达模式分析发现,半滑舌鳎igfbp7基因在雌性性腺超高表达,雌性性腺与其他任何组织都表现出差异表达(P<0.05),肠,肝脏和肌肉次之,且都是雌性表达高于雄性,雄性性腺和其他组织几乎不表达。在性腺不同时期的差异分析中,雌性性腺表达量一直远高于雄性,在不同时期性腺表达模式发现在6月龄时,雌性性腺表达量最高,与其他各个时期雌雄性腺都呈现出差异表达(P<0.05),其中6m,1.5y,3y几个时期的雌性性腺与雄性性腺表现出差异表达(P<0.05)。这种表达模式可能说明半滑舌鳎igfbp7在卵巢的发育过程中起着不可替代的作用。原位杂交结果表明,雌性性腺中有杂交信号且信号明显,主要集中在卵细胞周围,雄性性腺只有微弱信号,与实时荧光定量结果较为一致,正义探针中没有杂交信号,通过分析1.5龄甲基化的结果可以看出,在雌性半滑舌鳎中,igfbp7在基因上游1282bp,编码区区域,以及基因下游1459bp都表现出低甲基化水平,雌性甲基化水平最低,雄性甲基化水平最高,其次是伪雄性,一般甲基化水平越高表达量越低,该结果与定量结果也较为一致,说明甲基化可以调控半滑舌鳎igfbp7的表达的可能性。构建了半滑舌鳎igfbp7启动子,启动子位于编码区上游1215bp,转染结果表明该启动子相对于阴性对照组p GL3-Basic具有较强的启动活性,随后通过Promo(http://alggen.lsi.upc.es/cgi-bin/promo_v3/promo/promoinit.cgi?dir DB=TF_8.3)网站预测到了与之结合的转录因子肌生成素(Myo G)和垂体特异性转录因子1(POU1F1),将构建好的转录因子载体与启动子共转染之后发现,半滑舌鳎igfbp7启动子与转录因子POU1F1共转染之后,启动子活性显著增强(P<0.05)。添加类固醇激素雌二醇(E)和睾酮(T)对转录活性也起到了一定促进作用,其中添加T之后呈现出显著差异(P<0.05)。在半滑舌鳎雌性卵巢细胞中进行si RNA转染结果发现,当igfbp7被敲降以后下游基因丝氨酸/苏氨酸激酶1(akt),热休克蛋白60(hspd1),以及胰岛素样生长因子受体(igf1r),都有不同程度的激活,其中akt,igf1r激活程度超显著(P<0.001),hspd1激活程度极显著(P<0.01),这些基因的激活意味着igfbp7在半滑舌鳎卵巢发育中可能起到了抑制作用。igfbp7与igf1在293T细胞中的亚细胞定位中,构建了igfbp7-Pm RFP和igf1-PEGFP两种真核表达质粒和与空载质粒PEGFP,Pm RFP用来转染,24h后观察荧光,结果表明igfbp7和igf1都定位于细胞质区,两种蛋白存在一定的互作作用。构建了包含igfbp7编码区的pc DNA3.1-igfbp7质粒,与p NF-κB共转染之后与p NF-κB组对比,荧光素酶活性表现出显著性差异(P<0.05),说明半滑舌鳎igfbp7对该通路起到了激活作用。为了探讨igfbp7在半滑舌鳎偏雌性性别表达中的作用,我们对半滑舌鳎igfbp7不同组织以及不同时期性腺表达模式进行了分析,其结果表明在性腺高表达,其他组织几乎不表达,说明其可能在生长和性腺发育中的作用,此外构建了启动子及其潜在的转录活性因子对其活性和表观遗传调控进行研究证实了其启动子具有较强的活性且能够结合相应的转录因子,最后igfbp7敲降实验表明当其被沉默以后下游基因akt,hspd1,igf1r被激活,旨在识别igfbp7在半滑舌鳎性别二态性中可能潜在参与的调控途径,这些关于半滑舌鳎igfbp7基因的初步探究,将有助于我们更好的了解鱼类igfbp基因家族。
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