拟穴青蟹神经肽及其受体的发掘及sNPF生殖调控作用研究

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神经肽作为多样化、普遍存在的信号分子,具有多项重要生理调节作用。它们中的大多数通过与跨膜的G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor,GPCR)结合而行使其功能。拟穴青蟹(Scylla paramamosain)是我国重要的经济物种,了解其卵巢发育对于水产养殖和资源保护都具有重要意义。本研究采用二代测序的方法,鉴定了来自32个转录本的100个不同的成熟肽。同时,通过转录组数据的发掘,预测得到65个神经肽GPCR转录本。采用人胚肾上皮细胞系(Human embryonic kidney cells 293T,HEK293T)异源表达和双荧光素酶分析系统,从功能上鉴定了 甲壳动物动心肽受体(Crustacean cardioactive peptide receptor,CCAPR)和短神经肽F受体(Short neuropeptide F receptor,sNPFR)。此外,我们采用核酸原位杂交、Ca2+动员和信号转导等手段探究了 sNPF可能以卵巢内部的自分泌/旁分泌因子抑制卵巢发育的作用机制。本研究主要成果如下:1)本研究采用二代测序、RT-PCR和实时荧光定量PCR技术鉴定了可能参与拟穴青蟹卵巢发育的神经肽。通过转录组数据发掘,从雌性拟穴青蟹脑神经节中得到来自24个神经肽家族的32个神经肽转录本以及100个不同的神经肽成熟肽。在这些神经肽家族中,GSEFLamide和WXXXRamide在甲壳动物脑神经节中首次被鉴定。这些神经肽中的21个转录本被用于后续研究,结果证实这些转录本都在脑神经节有表达,并且广泛分布于包括卵巢在内的多个组织中;它们中的大多数在不同卵黄发生期呈现差异表达,提示这些神经肽可能参与拟穴青蟹卵黄发生及卵巢成熟的调控过程。本实验结果为进一步研究神经肽在拟穴青蟹生殖调控中的作用提供重要的研究基础。2)本研究采用组合的生物信息学分析策略来鉴定拟穴青蟹神经肽GPCR(SpGR)。通过转录组数据库的发掘,我们获得65个预测的SpGR序列。随后,以已经报道的GPCR为参考序列,采用以序列相似性为基础的聚类分析和进化树比对的方法鉴定这些SpGR。其中,多数的SpGR转录本在拟穴青蟹的各组织中均有表达,并且有些呈现性别差异表达的现象。提示它们可能参与包括性别分化在内的多种生理调节过程。另外,配体-受体结合实验结果显示,预测的SpGR-A54可以被CCAP多肽通过浓度依赖的作用方式激活。这是甲壳动物第一个经过功能鉴定的CCAP受体。本研究鉴定了大量的神经肽GPCR,并缩小了用于配体-受体结合检测的候选SpGR范围,为后续研究拟穴青蟹神经肽/GPCR信号通路提供了参考信息。3)通过以上生物信息学的分析,我们获得了 sNPF的候选受体(SpGR-A8)。采用HEK293T细胞表达系统鉴定了该受体可以被sNPF特异性激活,因此我们将其命名为sNPFR。通过卵黄发生前期卵巢的原位杂交定位以及在剥离的卵母细胞和滤泡细胞层的RT-PCR检测,我们发现sNPF特异性地表达于滤泡细胞中,而sNPFR则在滤泡细胞和卵母细胞中均有表达。同时,研究结果显示sNPF可部分抑制裸露卵母细胞的自发成熟,并伴随着细胞内的cAMP积累和Ca2+动员。此外,活体注射合成的sNPF肽可以抑制卵黄蛋白原及其受体的基因表达水平。综合以上研究结果,我们首次提出了 sNPF可以作为卵巢内部自分泌/旁分泌因子抑制青蟹卵母细胞成熟及卵黄发生的观点。
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