蛤仔AMPK/SIRT/PPAR特征分析及干露胁迫下响应研究

来源 :大连海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liumusi1314520
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蛤仔作为典型的滩涂埋栖型贝类,生活在海洋与陆地过渡的潮间带区域。除每天在经历数小时的干露胁迫下,需应对温度、溶解氧、水中CO2、盐度及pH等环境条件的复杂变化。在蛤仔全基因组的基础上,研究干露胁迫下蛤仔能量代谢相关的AMPKs、SIRTs、PPARs基因家族响应机制,对揭示蛤仔滩涂生活适应性具有重要意义,同时也为滩涂贝类抗逆研究提供重要参考。在蛤仔基因组中,选取能量代谢相关基因基因家族:AMPKs、PPARs和SIRTs作为研究对象。通过生物信息学方法分析表明,蛤仔AMPKs包含AMPKα、AMPKβ和AMPKγ三个亚基。开放阅读框长度分别为1722、837和1137bp,编码595、284和392个氨基酸,预测相对分子量范围为30.83-64.55kDa,等电点范围是6.28-8.69。基因结构分析表明:AMPKα含21个外显子,AMPKβ含8个外显子,AMPKγ含12个外显子。系统发育分析表明,蛤仔和福寿螺AMPKα/β/γ亲缘关系较近。蛤仔SIRT基因家族鉴定出五种亚型,分别命名为SIRT1、SIRT2、SIRT4、SIRT6和SIRT7,开放阅读框长度分别为2523、804、978、1623和1278bp,分别编码了840、425、325、540和267个氨基酸,预测相对分子量范围为30.29-93.09kDa,等电点范围是4.56-9.09。另外,SIRT1、SIRT2、SIRT4、SIRT6和SIRT7分别包含9、13、6、6和8个外显子。系统发育分析表明,蛤仔SIRT基因与虾夷扇贝以及太平洋牡蛎同源性较高。蛤仔PPAR基因包括:PPARα、PPARβ和PPARγ三个亚型,开放阅读框长度分别为912、1644和2124bp,分别编码了239、547和707个氨基酸,预测相对分子量范围为26.74-80.62kDa,等电点范围是5.68-9.46。PPARα含5个外显子,PPARβ含9个外显子,PPARγ含11个外显子。系统进化分析表明,蛤仔PPARα和PPARγ与虾夷扇贝亲缘关系较近,而PPARβ与福寿螺亲缘关系较近。通过实时定量PCR技术,检测蛤仔不同发育时期(受精卵、4细胞期、原肠胚、担轮幼虫、壳顶幼虫、匍匐幼虫、稚贝)、不同组织(性腺、肠、鳃、外套膜、闭壳肌)以及两种温度(5℃和20℃)干露胁迫下5个时间点(3、6、12、24、48 h)性腺、肠、鳃组织中三个基因家族的基因表达情况。结果发现,AMPK基因家族在不同发育时期均有表达,从担轮幼虫开始表达上升,AMPK在五种组织中表达模式类似,均在鳃组织中表达量最高,其次是肠组织。干露48h后,除低温组性腺AMPKα在48h时表达显著升高(P<0.05),整体来说,干露对AMPKα并无明显促进作用;在干露48h后,AMPKβ和AMPKγ表达模式类似,二者表达水平均显著升高(P<0.05),表明AMPKβ和AMPKγ可由干露胁迫激活,AMPK基因在20℃时的表达高于5℃,AMPK基因异表达模式可能表明双壳类能量代谢对温度差异的敏感性较高,温度升高可能导致循环系统或呼吸系统衰竭,这时AMPK就会被激活,用以控制ATP消耗及合成。对SIRT基因家族研究表明,SIRT在蛤仔不同发育时期均有表达,其中SIRT1表达最高;在不同组织中SIRT主要表达在性腺、肠及鳃组织中。干露胁迫后SIRT基因表达发现,除SIRT4以外,其余各基因表达均显著升高(P<0.05);在干露24h后,低温组SIRT1和SIRT2显著高于常温组(P<0.05),可能说明,长时间干露可能改变蛤仔低温下以有氧途径为主的代谢方式。整体表明SIRT基因家族作为调控细胞NAD+/NADH水平的关键基因,在蛤仔干露过程中参与调节机体能量代谢中氧化还原途径,从而提高蛤仔抗氧化能力。对PPAR基因家族研究表明,PPARα在稚贝前几乎不表达,PPARβ和PPARγ在稚贝期均高表达。不同组织表达结果表明3种基因在各个组织中均有不同程度的表达,鳃中PPARα表达量最高,PPARβ和PPARγ在肠中表达最高。干露胁迫后PPAR基因表达发现,PPARα表达受低温干露影响较为明显,PPARβ表达显著升高(P<0.05),常温组PPARγ表达显著升高(P<0.05)。PPAR是抗氧化及脂质代谢调控的主要基因,蛤仔各组织通过脂肪酸的氧化,用以维持机体能量代谢平衡,并且低温对抗氧化酶表达抑制作用更强,同时有助于维持蛤仔机体内部脂质代谢平衡。
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