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水温能直接影响变温动物硬骨鱼类的转录程序。然而,硬骨鱼类响应温度系统的分子机制到目前为止还不为人知。我们使用RNA-seq的方法,对梯度低温处理后的斑马鱼的8个组织进行转录分析。处理温度是从正常温度(28℃)到中度低温(18℃)再到极端的低温(10℃)。对差异表达基因使用模糊k值聚类算法,结果表明这些基因被分类到34个不同表达模式的基因clusters中,这说明斑马鱼对低温的组织特异性响应和普遍的交叉响应之间存在一定的联系。对这些基因参与的生物学过程进行GO分析,发现有31个GO term分类涉及到不同的细胞生理过程,例如RNA剪接和质子运输;涉及到组织特异性进程,例如在肾组织中的“肽链内切酶的负调控”。表现出相似表达模式的基因很可能在转录水平上是受到共调控的。而这种共调控是通过顺式作用元件和反式作用因子的程序性相互作用来实现的。我们通过对这些clusters涉及到的基因使用DREME算法,从聚类的基因的上游启动子区域的1kb以内的序列中,筛选富集的核苷酸序列-motifs。被找到的motifs的p值是根据超几何分布计算的,各组中被找到的motifs的p值小于1x10-4,该motifs才能被视作是具有显著性的。因此当生物体受到低温胁迫时,这些motifs可能在其调节网络中起到重要作用,即某个motif控制含有该motif的基因,使其具有相似的表达模式。使用TOMTOM工具把所有找到的motifs和JASPAR数据库里的已知的motifs进行比对,总共发现了17个motifs。其中10个motifs的序列和JASPAR数据库里的已知的转录因子结合位点相同,因此,这些motifs被视作已知的motifs。寻找特异性motifs所涉及到的所有基因,在整个clusters中的百分比是不一样的,最高的百分比达到了48%,这表明这个cluster中有接近一半的共表达基因受到这个motif调控。我们选取新发现的AGMAACCA motif和已知的AP-1 motif在细胞系中对其进行低温实验验证,经实验验证它们确实在低温压力下控制基因表达。这些富集的motifs和转录因子会在很大程度上促进优化低温响应作用通路。除此之外,为研究南极鱼ATP酶类在其低温适应下的作用,我们从鳞头犬牙南极鱼(Dissostichus mawsoni)的c DNA文库中克隆了ATP6V0C基因,并转染到He La细胞中,通过流式细胞仪检测细胞在低温胁迫下(10℃)的死亡率。我们获得了dm ATP6V0C基因的全部编码序列,其长度为462 bp,并将其插入到真核表达载体pc DNA3.1(-)上用于体外表达。冷胁迫实验结果显示,与对照组相比较,在低温胁迫下,过表达dmatp6v0c基因的He La细胞的死亡率从19.23±1.87%降低到8.13±0.04%(P<0.05)。这说明在低温胁迫下dm ATP6V0C基因过表达能显著降低He La细胞的死亡率,为dm ATP6V0C基因作为鱼类耐寒育种的候选基因提供了理论依据。