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瘦素（leptin）是肥胖基因的产物,属于Ⅰ型细胞因子。在哺乳动物中,leptin主要由脂肪细胞合成与分泌,是调控摄食、能量代谢和繁殖等生理过程的重要激素。然而,leptin在鱼类中的生理功能目前仍不清楚。本研究以草鱼为实验模型,成功分离了草鱼leptin基因的全长cDNA序列、内含子序列及5’调控区序列。通过原核表达系统重组表达并纯化了草鱼leptin蛋白,应用腹腔注射法研究了重组草鱼leptin对其摄食行为及能量代谢的影响,并进一步研究了调控该过程的分子机理。本研究为揭示leptin在鱼类中的生理功能及leptin的结构与功能进化提供了新信息。通过RT-PCR和RACE方法从草鱼肝脏中分离了leptin基因的全长cDNA序列。获得的草鱼leptin基因全长cDNA序列1096 bp,编码含173个氨基酸的多肽。氨基酸同源性分析表明,草鱼leptin与鲤科鱼类leptin的同源性为57.2%-87.9%,与其他鱼类、两栖类及哺乳类动物leptin的同源性仅为20.0%-28.8%,然而草鱼leptin与其他鱼类、两栖类及哺乳类动物leptin的蛋白二级结构及三级结构高度相似,含有4个保守的α螺旋和2个用于形成二硫键的半胱氨酸。在基于氨基酸序列构建的系统进化树中,草鱼leptin与其他鱼类leptin聚于同一进化分枝。通过PCR和genome Walker方法,分离了草鱼leptin基因的基因组序列。与两栖类及哺乳类动物一样,草鱼leptin的基因组序列同样含有三个外显子和两个内含子,且它们的相对位置高度保守。分离得到的草鱼leptin基因5’调控区265bp,该调控序列包括多个与人leptin基因相似的调控元件,如TATA盒、AP1位点、C/EBP位点,表明其可能含有与哺乳动物相似的表达调控信号通路。利用pET-3c载体和BL21表达菌株,成功诱导表达了草鱼leptin的成熟肽。分析表明,靶蛋白以包涵体形式大量表达。通过变性、复性及纯化等步骤,我们从1 L的菌液中获得了75 mg高纯度的重组草鱼leptin （recombinant grass carp leptin, rgc-LEP）蛋白。应用质谱仪进行氨基酸部分序列测序进行蛋白鉴定,并通过变性与非变性条件下的聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,证实了复性后的rgc-LEP具有合适的分子二硫键。通过长期（13天）腹腔注射rgc-LEP（LEP组）,研究了其对草鱼摄食（对照组注射相同体积的PBS,即PBS组）及能量代谢（对照组注射相同体积PBS并按leptin注射组的摄食量等量投食,即pair-fed组,PF组）的影响。结果表明,rgc-LEP在注射的第一天对草鱼的摄食行为具有强烈的抑制作用,但在其后的11天里并无表现出明显的抑制作用。在整个实验过程中,LEP组草鱼的体重较PF组并无显著差异。为进一步研究草鱼leptin调控摄食及能量代谢的分子机理,我们从草鱼中分离了与摄食（如神经肽Y, neuropeptide Y, NPY）、消化（如胰脂肪酶,bilesalt-activated lipase, BSAL、胰蛋白酶,pancreatic trypsin, TRY、胰淀粉酶,pancreatic amylase, AMY）、能量代谢（如解偶联蛋白1, uncoupling protein 1,UCP1、解偶联蛋白2,uncoupling protein 2, UCP2）和脂代谢（如肝脂酶,hepaticlipase，HL、脂蛋白脂酶,liprotein lipase, LPL、脂肪酸去饱和酶,fatty acid desaturase,FAD、脂肪酸延长酶,fatty acid elongase, ELO、激素敏感的脂肪酶,hormone sensetive lipase, HSL）相关基因的部分cDNA序列。应用荧光定量PCR方法检测短期（2小时）和长期（13天）注射rgc-LEP对草鱼leptin基因、硬脂酰辅酶A去饱和酶1（stearoyl-CoA desaturase 1, SCD1）基因和上述11个摄食、消化、能量代谢及脂代谢相关基因表达的影响。结果表明,短期注射rgc-LEP引起草鱼NPY, SCD1和LPL基因表达水平显著降低,LEP、UCP2、ELO和BSAL基因的表达水平显著升高,而UCP1、HSL、HL、FAD、AMY和TRY基因的表达水平无明显变化。长期注射rgc-LEP引起LPL基因表达水平显著升高,但对其他12个基因的表达水平均无明显影响。该结果与草鱼相似时间段的摄食及体重统计数据基本一致,表明,rgc-LEP在草鱼中具有调控摄食行为及能量代谢的功能,且其分子调控机理与哺乳动物相似,这可能高等生物维持机体能量平衡古老的调控方式。然而,与两栖类及哺乳类动物不同,rgc-LEP对该过程的调控是短期的,而非长期的。介导rgc-LEP功能迅速消失的机制以及这种机制是否也存在于其他鱼类中还有待进一步的研究。