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为探究摄食如何调控生长抑素(SS)及其受体(SSTRs)的表达与功能,研究人员以尼罗罗非鱼为对象开展相关研究。他们克隆了罗非鱼的 SS 和 SSTRs 基因并分析其组织分布等,发现 SS 家族在摄食不同阶段表达有动态变化,这为研究其在罗非鱼胃肠道的功能提供了依据。
尼罗罗非鱼是一种广泛养殖且具有高经济价值的鱼类,其养殖过程中对饲料的高效利用和消化健康至关重要。生长抑素(Somatostatin,SS)在脊椎动物的摄食和消化功能调节中发挥着关键作用,它通过生长抑素受体(Somatostatin Receptor,SSTR)介导一系列生理活动。然而,目前关于摄食如何反馈调节 SS 和 SSTRs 的表达,进而影响其功能的机制尚不清楚。这一知识缺口限制了对鱼类消化调控的深入理解,也影响了尼罗罗非鱼养殖过程中饲料利用效率的提升和疾病防治。
为了填补这一空白,中山大学生命科学学院等单位的研究人员开展了尼罗罗非鱼生长抑素家族的相关研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上,为深入理解鱼类消化调控机制提供了重要依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。在基因克隆方面,提取罗非鱼组织总 RNA,逆转录合成 cDNA,设计特异性引物,通过 PCR 扩增获得 SS 和 SSTRs 的 cDNA 序列。利用实时荧光定量 PCR(RT-PCR)技术检测基因在不同组织中的表达水平;构建系统发育树和进行基因组共线性分析,探究基因的进化关系;通过细胞实验和动物实验,研究 SS 与 SSTRs 的结合及对信号通路的影响,以及摄食对相关基因表达的作用 。
在研究结果部分:
- 分子克隆和组织分布:成功克隆出尼罗罗非鱼的 3 个 PSS(precursor-somatostatin)基因 pss1、pss2、pss3 和 7 个 SSTRs 基因 sstr2a、sstr2b、sstr2c、sstr3a、sstr3b、sstr5a、sstr5b。序列分析显示,PSS 编码的蛋白质在结构上存在差异,SSTRs 均含有七个保守跨膜区域。RT-PCR 检测发现,PSSs 和 SSTRs 在中枢神经系统(CNS)和外周组织呈现不同的表达模式,如 pss1 在脑的多个区域表达,pss2 在胃和 Brockmann 体中高表达。
- 系统发育树和基因组共线性分析:构建的系统发育树表明,尼罗罗非鱼的 PSSs 和 SSTRs 与其他脊椎动物具有同源性,且在进化过程中呈现出一定的聚类关系。基因组共线性分析发现,尼罗罗非鱼、斑马鱼和虹鳟鱼的 PSS 基因分布在两条染色体上,SSTRs 基因也有其特定的染色体定位和共线性关系,这为研究基因的进化历史提供了线索。
- SSTR 生物学活性鉴定及其对信号磷酸化的介导作用:在 293T 细胞系和罗非鱼原代肝细胞中进行实验,结果显示合成的 SS-14 和 SS-28 均能与 SSTRs 结合,激活 Erk1/2 或 Akt 磷酸化,且呈剂量依赖性和时间进程效应。不同的 SSTRs 对 SS-14 和 SS-28 的响应存在差异,表明它们在信号转导中具有不同的功能。
- 摄食对 pss2 和 sstr3a 表达的影响:通过喂食和饥饿实验,发现摄食会导致罗非鱼消化系统中 PSSs 基因表达下调,SSTRs 基因表达上调。其中,pss2 在摄食后 4 - 6 小时表达下调,12 - 14 小时上调;sstr3a 在摄食后 0 - 4 小时表达上调。进一步研究发现,食物刺激可下调离体胃中 pss2 表达,上调 sstr3a 表达;胃内 pH 为 2.0 时可提高 pss2 表达水平,而 sstr3a 在不同 pH 条件下表达无变化。
在研究结论和讨论部分,研究人员成功鉴定了尼罗罗非鱼的多个 PSSs 和 SSTRs 基因,明确了它们的组织分布、进化关系以及在摄食过程中的表达变化。研究表明,SS 家族在尼罗罗非鱼摄食和消化过程中发挥着重要的调节作用,pss2 和 sstr3a 的动态表达变化可能参与了胃肠道消化功能的调控。pss2 在摄食初期的下调可能有利于消化,后期的上调则可能抑制消化;sstr3a 的上调可能与食物摄入后的代谢调节有关。这些发现不仅补充了脊椎动物中 SS 家族的相关信息,也为深入研究尼罗罗非鱼的消化生理机制提供了新的视角,有助于优化尼罗罗非鱼的养殖策略,提高养殖效益。同时,研究中发现的一些基因进化和功能上的特点,也为比较生物学研究提供了有价值的参考 。