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

1、鱖魚是我國主要的名貴經(jīng)濟魚類之一，具有無肌間刺，肉質(zhì)鮮美等特點。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，當通過適當方法進行人工馴養(yǎng)后，部分鱖魚可以攝食冰鮮餌料魚，甚至是人工飼料。目前對鱖魚馴食人工飼料個體差異的分子機制還很少有文章報道。本課題組通過對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、學習記憶等相關通路有著重要的關系。絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶1(Serine/

2、threonine protein phosphatase，PP1)是學習記憶通路中一個重要的蛋白磷酸酶。許多研究已表明PP1在哺乳動物腦中具有抑制學習和長時程記憶的作用。在本研究中，我們探究鱖魚PP1家族中四個亞型基因與鱖魚接受人工飼料個體差異的關系，試圖為研究鱖魚接受人工飼料個體差異的分子機制提供理論知識。
　　我們采用了PCR和RACE技術克隆了鱖魚四個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個氨基酸;PP1cab基因cDNA序列1336bp，編碼290個氨基酸;PP1cb基因cDNA序列2108bp，編碼327個氨基酸;PP1cc基因cDNA序列1794bp，編碼323個氨基酸。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檢測了四個PP1亞型的mRNA在鱖魚不同組織中的表達情況，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，而不同的亞型在不同組織中表達豐度截然不同。PP1cab和PP1cc在腦中表達最為豐富。PP1 caa和PP1cb在肝臟中表達量最高，這可能與鱖魚的新陳代謝有著重要的關系;其次在腦組織中表達較高，這可能與鱖魚的長期記憶和腦中神經(jīng)突觸發(fā)生有重要的關系。
　　當鱖魚馴化之后，又檢測了易馴食和不易馴食鱖魚PP1caa、PP1cab、PP1cb和PP1cc的mRNA在腦、肝、腸中的表達水平。結(jié)果顯示，PP1cab和PP1cc

6、兩個基因的表達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兩個基因在易馴食組鱖魚腦中表達水平顯著高于在不易馴食組鱖魚腦中的表達(P＜0.05)。當鱖魚馴化后，在易馴食鱖魚腦中PP1caa和PP1cb兩個基因表達升高，可能導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)，影響到與長時程記憶和突觸可塑性有關基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，從而使學習和長時程記憶受損。本研究同時推測易馴食的鱖魚可能通過調(diào)節(jié)自身PP1等相關

7、基因來適應新的攝食環(huán)境，鱖魚被馴化后使得對原來攝食活魚天然習性的記憶減退，產(chǎn)生新的吃飼料的記憶，從而能夠長久接受人工飼料。在易馴食鱖魚的肝臟中PP1cb的mRNA表達水平是在不易馴食組鱖魚肝臟中的2.20倍呈顯著性差異，這可能是因為不同的食物攝入引起機體新陳代謝的變化造成的。
　　在PP1caa和PP1cb基因上還分別檢測到了一個單核苷酸多態(tài)性(SNP, singlenucleotide polymorphism)位點，而PP1c

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