翘嘴鲌血红蛋白基因Hbs的克隆、分子特征及系统进化分析

祁 梅 吴嘉伟 谭凤霞 罗鸣钟 程保琳 张远松 柴 毅

(1. 长江大学动物科学学院, 荆州 434025; 2. 中国水产科学研究院长江水产研究所, 荆州 434000)

有氧代谢(Aerobic metabolism)是动物界基本的生理代谢之一, 基于此动物们才能展开一系列的能量代谢活动[1,2]。从水中的无脊椎动物, 如软体动物等, 到脊椎动物鱼类和两栖类, 再到陆地上的脊椎动物爬行类、鸟类和哺乳类都利用各自的方式进行着有氧代谢活动[3—5]。从水环境到陆地环境的改变, 动物们的呼吸器官也从体腔和鳃转换到了皮肤和肺, 其呼吸方式的改变极大地促进了物种的进化[6—9]。而血红蛋白正是脊椎动物体内有氧代谢最重要的蛋白之一。

血红蛋白(Hemoglobin, Hb)是由多肽链组成,又称为珠蛋白, 且每条链上都有一个血红素辅基[10,11]。脊椎动物的血红蛋白分子一般是异源四聚体结构,由两条α多肽链(α1和α2)和两条β多肽链(β1和β2)组成。α和β多肽链分别有7和8个螺旋片段(A-H, α多肽链无D螺旋), 这些螺旋片段和非螺旋片段形成转角并引起链的特征三级折叠形成内二聚体(α1β1和α2β2)和间二聚体(α1β2和α2β1)[3,12,13]。血红蛋白主要存在于红细胞中, 能溶解大量的氧气并将其运送至机体的各个组织器官, 是氧化分解代谢电子的最终受体[14]。当脊椎动物血红蛋白分子中的一个α亚基与氧分子结合后, 会立即使得其余亚基结构改变,致使血红蛋白分子对氧分子的亲和力迅速增大[15]。与之类似, 血红蛋白分子在组织中释放氧分子的过程也随着一个氧分子的释放促使其他氧分子的释放。……