黄斑蓝子鱼△6脂肪酸去饱和酶cDNA的克隆及环境盐度、饲料脂类成分对其mRNA表达的影响

来源 :汕头大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:PLMM1986
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高度不饱和脂肪酸(High unsaturated fatty acid,HUFA)是指碳原子数大于或等于20、双键数大于或等于3的多不饱和脂肪酸,主要有二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid,EPA),花生四烯酸(Arachidonic acid,AA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid,DHA),它们在海水仔稚鱼和幼鱼的生长发育中发挥重要作用。HUFA是由亚油酸或α-亚麻酸经过碳链的延长、去饱和作用而得到的,在这个过程中发挥重要作用的是碳链延长酶和△5、△6脂肪酸去饱和酶。一般认为,淡水鱼具有将亚油酸和α-亚麻酸转化成HUFA的能力,故其必需脂肪酸(Essential fatty acid,EFA)主要为亚油酸、α-亚麻酸;但海水鱼的该种转化能力缺乏或不足,因而其食物中需要有较多的HUFA存在,以满足其正常的生长、存活和生理功能的需要。造成淡水鱼和海水鱼的该种转化能力差异的原因目前还不太清楚。有观点认为,食物中高含量的HUFA对△5、△6脂肪酸脱氢酶或碳链延长酶活性的抑制作用可能是原因之一。那么,对于广盐性鱼类和具有洄游行为的鱼类,它们的生长性能、转化亚油酸和α-亚麻酸为HUFA的能力、EFA的需求种类等是否会随着环境盐度和饲料中脂类成分的改变而发生变化呢?如果发生变化,其酶学和分子生物学机制是怎样的。目前这方面的研究未见报道。为此,本研究设计其它成分基本相等、但脂类成分(主要是EFA)不同的四种配合饲料[饲料1添加富含HUFA的鱼油,饲料2添加不含HUFA、富含亚油酸的红花籽油,饲料3添加不含HUFA的苏籽油(亚油酸:亚麻酸约1:1),饲料4添加红花籽油和苏籽油(亚油酸:亚麻酸约3:1)],以广盐性的黄斑蓝子鱼(Siganus oramin)为试验对象,在两种盐度(10‰和32‰)下进行9周的生长试验;克隆出控制HUFA生物合成的关键酶—△6脂肪酸去饱和酶的基因(cDNA),分析其组织表达特异性;通过分析比较生长试验中、不同盐度下各饲料组鱼肝脏样品中的△6脂肪酸去饱和酶mRNA表达量的差异,从分子生物学水平上探讨环境盐度和饲料脂类成分影响鱼体HUFA合成能力的机制。主要研究结果如下:(一)蓝子鱼△6脂肪酸去饱和酶全长cDNA的核苷酸和氨基酸序列特性采用RT-PCR和RACE-PCR方法获得蓝子鱼的△6脂肪酸去饱和酶的全长cDNA序列为1872 bp,其中5′端非编码区有145 bp,3′端非编码区为第1484 bp—第1872 bp,编码区为第146 bp—第1483 bp,共编码445个氨基酸。氨基酸序列具有典型的脂肪酸去饱和酶的结构特性:包括一个保守的脂肪酸去饱和酶的结构、一个△6脂肪酸去饱和酶的相似结构、一个细胞色素B5的结构。蓝子鱼的△6脂肪酸去饱和酶的氨基酸序列与黑鲷(Sparus aurata)的同源性最高,为78%;与大西洋鳕鱼(Gadus morhua)、大西洋鲑鱼(Salmo salar)、虹鳟(Oncorhynchus mykiss)和樱花钩吻鲑(Oncorhynchus masou)的同源性分别为74%、73%、72%、72%。(二)蓝子鱼△6脂肪酸去饱和酶基因的组织表达特异性采用RT-PCR方法检测蓝子鱼△6脂肪酸去饱和酶的组织表达特异性,结果发现:该酶在肝脏和脑组织中的mRNA表达量较高,在鳃组织中表达较低,在肌肉和肠组织中不表达或者表达量极低。(三)环境盐度对蓝子鱼△6脂肪酸去饱和酶mRNA表达的影响采用real time-PCR方法对蓝子鱼肝脏样品中△6脂肪酸去饱和酶的mRNA含量进行定量检测。结果显示:在饲料1和饲料2组试验鱼中,第6周和第9周肝脏样品中的△6脂肪酸去饱和酶的mRNA含量在盐度10组明显高于盐度32组;在饲料3和饲料4组鱼中,该酶的mRNA含量在第6周时是盐度10组低于盐度32组,而第9周时是盐度10组高于盐度32组。对两个盐度下的4个饲料组鱼的所有肝脏样品进行总体分析发现,低盐度下△6脂肪酸去饱和酶的mRNA表达量为高盐度下的1.5倍左右。结果提示,低盐度会促进△6脂肪酸去饱和酶的mRNA表达。(四)饲料脂类成分对蓝子鱼△6脂肪酸去饱和酶mRNA表达的影响在两种盐度下,4个饲料组鱼的肝脏样品中△6脂肪酸去饱和酶的mRNA表达趋势相同。饲料1组鱼肝脏样品的mRNA表达量比较低,且9周样品的表达量比6周样品低,说明饲料中高比例的EPA和DHA对△6脂肪酸去饱和酶表达有抑制效果。饲料2组鱼肝脏样品的mRNA表达量在6周时较低,但9周时表达量升高,说明亚油酸对△6脂肪酸去饱和酶mRNA表达有促进作用。由于饲料3和4中亚油酸和亚麻酸的比例不同,以这些饲料饲养的试验鱼,其肝脏样品中△6脂肪酸去饱和酶的mRNA表达量出现了相反的结果。饲料3组鱼肝脏样品的mRNA表达量在第6周时较高,但第9周时明显降低;相反,饲料4组鱼肝脏样品的mRNA表达量在第6周时较低,而第9周时较高。亚麻酸和亚油酸的去饱和过程都由△6脂肪酸去饱和酶催化完成,两者会对△6脂肪酸去饱和酶产生竞争作用。试验结果提示,亚麻酸对△6脂肪酸去饱和酶的竞争力较强,当两者比例相同(饲料3)时,会抑制△6脂肪酸去饱和酶mRNA的表达,反之,当亚油酸含量较高(饲料4)时,会促进△6脂肪酸去饱和酶mRNA的表达。研究结果表明:生活在低盐度海水中的蓝子鱼,其肝脏中的△6脂肪酸去饱和酶的mRNA表达较生活在高盐度海水中的鱼高。饲料成分中的HUFA对△6脂肪酸去饱和酶mRNA的表达有抑制作用;饲料中的亚油酸对△6脂肪酸去饱和酶的mRNA表达有促进作用。当饲料中同时含有亚麻酸和亚油酸时,亚麻酸的去饱和过程会对亚油酸的去饱和过程产生抑制作用,若亚油酸的含量较高,则△6脂肪酸去饱和酶mRNA的表达量较高;若两者在饲料中的比例接近或相同,则会对6脂肪酸去饱和酶的表达产生抑制的作用。本研究首次在分子生物学水平上揭示了鱼体HUFA合成能力与环境盐度以及饲料脂类成分的关系。研究成果对于丰富鱼类营养学和生理学内容具有重要的理论意义和学术价值,对于指导广盐性鱼类饲料中脂肪源的选择和EFA的添加等具有重要的实际意义。
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