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肌球蛋白约占鱼肌原纤维蛋白质的50%以上,它主要决定了鱼肌肉蛋白质的功能和性质。肌球蛋白分子由两条分子量约200kDa的重链亚基和四条分子量约20kDa的轻链亚基组成,重链亚基含有多种同工型(isoform),它们分别由不同的同工型基因编码,因此,肌球蛋白具有“多基因家族”之称。在鱼类肌肉蛋白质中,60%以上是构成肌原纤维的蛋白质,肌原纤维蛋白是由肌球蛋白,肌动蛋白和调节蛋白等组成,其中肌动蛋白和调节蛋白在肌原纤维蛋白中所占的比例较小,并且它们在基因进化上属于较保守的蛋白质,因此发生基因变异的几率很小。而肌球蛋白占肌原纤维蛋白质的50%以上,并且其基因在生物进化过程中的变异性很大。肌球蛋白能和肌动蛋白结合形成细胞运动如胞质分裂和肌肉收缩等所需的物质,有“分子马达”之美誉。就鱼类而言,轻链包括2条具有不同分子量的碱轻链(A1和A2)和2条相同的DTNB轻链,具有调节磷酸化途径等作用;而重链含有多个不同的结构域,如位于氨基端具有球状结构的肌球蛋白头部(S1)和位于羧基端具有a-螺旋结构的轻酶解肌球蛋白(LMM)。前者具有ATP酶的活性和与肌动蛋白结合的能力,后者具有使肌球蛋白在生理条件下形成丝状的能力,它们决定了鱼肌肉蛋白质多种重要的功能性质。
鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix),又名白鲢,与鲤鱼(Cyprinuscarpio)和草鱼(Ctenopharyngodon, idella)一样同属于鲤科鱼类,是我国淡水鱼资源中具有代表性的鱼种之一。与其它种类的淡水鱼相比,鲢鱼具有低值、高产的特点,因此,也是加工利用的主要对象。众所周知,包括鲢、鳙、草、青四大家鱼在内的大部分淡水鱼与鲤鱼一样属于广温性的鱼类,它们肌肉蛋白质的功能性质也会伴随栖息环境温度的变化而变化。近来,我们已经对来自不同季节的鲢鱼骨骼肌肌球蛋白Ca2+-ATPase的热稳定性和凝胶形成特性等进行了测定和比较,发现春、夏季鲢鱼肌球蛋白的热稳定性明显优于秋、冬季鲢鱼的,并且它们在凝胶形成模式上也不同。然而,迄今为止,国内外尚未见关于鲢鱼肌球蛋白分子水平上的研究报道。为了在分子水平上初步探明鲢鱼肌球蛋白的功能和性质发生季节性变化的机理,我们通过RT-PCR法和3-RACE法从冬季和夏季鲢鱼的骨骼肌中分离到两种肌球蛋白重链同工型基因,分别命名为低温型(sc-w)和高温型(sc-s)。两种同工型基因的cDNA序列包括了部分3-翻译区和全部3-非翻译区,编码了鲢鱼肌球蛋白重链杆状部分羧基端的一部分氨基酸序列。在终止密码子的上游和下游区域,两种同工型基因之间在核苷酸序列上显示了明显的差异,其序列同源性为75.3%;推断的氨基酸序列的同源性为87.1%。通过半定量RT-PCR法考察了两种同工型基因在不同季节鲢鱼骨骼肌中的表达模式,结果表明:低温型基因主要在秋、冬季节的鲢鱼肌肉中表达,而高温型基因则主要在春、夏季节的鲢鱼肌肉中表达。由此可以初步认为,不同季节的鲢鱼肌球蛋白在功能和性质上展现的差异与两种肌球蛋白重链同工型基因在不同季节环境温度下的差异表达有关。