拟穴青蟹CYP302a1基因的克隆及表达模式分析

2021-03-18 01:53:26张林姿张凤英刘志强马春艳马凌波
海洋渔业 2021年1期
关键词:分析

张林姿,赵 明,张凤英,王 伟,刘志强,马春艳,谌 微,王 珂,马凌波

(1.上海海洋大学水产与生命学院,上海 201306;2.中国水产科学研究院东海水产研究所,农业农村部远洋与极地渔业创新重点实验室,上海 200090)

节肢动物中,周期性蜕皮对节肢动物的生长、繁殖和形态发生起着重要作用。周期性蜕皮受到多种环境和自身因素的影响,其中最主要的是由类固醇激素浓度控制,而蜕皮激素(ecdysone,Ecd)是最重要的类固醇激素[1-3]。蜕皮激素首先由BUTENANDT和KARLSON[4]1954年从蛾蛹中分离得到,随后Ecd的化学结构也被阐明[5]。昆虫中蜕皮激素的主要活性形式是20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone,20E),其诱导和调节蜕皮周期中一系列生命进程的变化[1]。1965年HUBER和HOPPE[5]发现前胸腺为Ecd的主要分泌合成器官,现已证明,节肢动物周期性蜕皮主要是由类固醇蜕皮激素的周期性波动调节的[6-7]。此外,Ecd的浓度变化也与再生、变态、卵子发生等[8-13]密切相关。因此,对Ecd的代谢调控研究具有重要意义。

甲壳动物的Ecd主要由Y器官(Y-organ,YO)合成分泌[14],其合成与昆虫类似。Ecd的合成可以分为两个阶段:首先,食物中的胆固醇在肠道吸收后,通过血淋巴运输到YO,胆固醇在Neverland基因、“黑盒子”(包括CYP307a1/CYP307a2)基因编码酶的作用下催化成为5βdiketol(3D2,22,25dE),此过程在所有十足目物种中保持一致[15];然后,5β-diketol在多种细胞色素 P450 (包 括 CYP306Al、CYP302Al 和CYP315Al)的催化下转化为Ecd。随后,Ecd释放到外周组织,由20-羟化酶(CYP314A1)催化而成其主要的活性形式 20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone,20E)[16-17]。

CYP302A1催化C22的羟基化,是Ecd合成通路中的重要催化酶。在果蝇(Drosophila melanogaster)中通过敲除CYP302a1(dib)基因获得的dib突变胚胎,发现其Ecd和20E滴度非常低,且通过表型分析发现dib突变胚胎在一些后期形态发生过程存在严重缺陷,如头部退化及肠发育异常等,证明CYP302a1基因在蜕皮激素合成中起重要作用[18];……

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