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近年来,人口老龄化在发达国家正在逐年加深,甚至在发展中国家如中国等亦如此。老年人的身体素质较差,一些年龄相关的疾病如癌症、老年痴呆症等的发病率会增加。因此,为了实现预防和治疗年龄相关的疾病,达到延迟衰老、延长寿命的目的,关于衰老机制的研究越来越成为当今生命科学关注的热点和面临的主要挑战之一。决定寿命长短的因素是复杂多样,涉及到机体复杂的调控过程。生长分化因子11(GDF11)是TGF-p超家族一员,早先发现它在胚胎肌肉发育和中轴骨骼模式形成中起重要作用。新近,GDF11被鉴定为抗衰老因子,具有返老还童作用。近几年,一年生淡水卵生贡氏假鳃鎌越来越受到衰老研究者的青睐,相对于果蝇、秀丽隐杆线虫等无脊椎动物,在组织解剖学上更可满足脊椎动物研究的需要;而由于其寿命较短,相比小鼠、斑马鱼等多年生脊椎动物,假鳃鋳更适合用于衰老研究。并且本实验室具有饲养贡氏假鳃锵的实验条件。 本文首先成功分离克隆出贡氏假鳃锵GDF11基因,并对此进行生物信息学分析。分析结果表明,该序列最大开放阅读框为1170bp,编码390个氨基酸。贡氏假鳃鏘GDF11基因具有氨基端的信号肽、中间的TGF-p前肽和羧基端的TGF-p成熟肽。贡氏假鳃鋳GDF11基因与其它脊椎GDF11基因组结构基本一致,并且羧基端的TGF-p成熟肽十分保守。同源分析结果说明,贡氏假鳃鎌GDF11蛋白与其他物种具有较高的相似性,与金头鲷GDF11序列相同率高达97.2%,与其他硬骨鱼物种相同率也很高。贡氏假鳃鏘GDF11与人、鼠、野猪、家兔、密西西比鳄、热带爪蟾相同率分别为71.2%、71.2%、70.4%、71.2%、79.3%、72.9%,相同率较高。接着,我们对GDF11基因在贡氏假鳃锵中的组织分布和时空表达进行了检测。在6月龄和9月龄贡氏假鳃鎌中,GDF11基因在脑组织中表达量很高,肝组织次之,心脏、鳃、肾、皮肤、肠、性腺和肌肉组织少量表达。6月龄和9月龄的贡氏假鳃鏘GDF11在脑组织和肌肉中的表达量没有显著性差异。6月龄和9月龄的贡氏假鳃锵GDF11在鳃、肾、肝、肠、心和精巢等组织中的表达量具有极显著性差异,在皮肤、卵巢等组织中表达量具有显著性差异。 综上所述,本文研究了贡氏假鳃鎌GDF11基因的克隆、鉴定。通过对GDF11序列、蛋白结构域及三维结构等方面的分析,与人等哺乳动物GDF11相似,具有较好的保守性。贡氏假鳃鏘GDF11在不同组织的表达分布广泛,在脑组织的表达量最高。贡氏假鳃鏘GDF11在不同时空的表达的研究表明,该基因除在脑组织和肌肉的表达量没有显著性差异外,表达量随着月龄的增长而减少。本实验为基于贡氏假鳃鎌为模型的GDF11抗衰老分子机制探索奠定了基础。