骨形態(tài)發(fā)生蛋白8a(BMP8a)在斑馬魚肥胖調(diào)控中的功能研究.pdf

1、肥胖是由特定的生化因子引起的一系列進(jìn)食調(diào)控和能量代謝紊亂而導(dǎo)致的疾病。這一世界關(guān)注的流行病，已成為威脅人類健康的嚴(yán)重的問題。肥胖的發(fā)生與遺傳、環(huán)境、基因、膳食結(jié)構(gòu)有關(guān)，但基因是主要的影響因素。有關(guān)肥胖的研究除了以小鼠為模式生物外，由于斑馬魚本身具有的一些特性與獨(dú)特優(yōu)勢，斑馬魚作為研究肥胖的模式生物也越來越受到學(xué)者們的青睞。
　　骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)家族是一類疏水性酸性糖蛋白家族，屬于TGF-β超家族。BMP8是BMP家族的眾多

2、成員之一。在小鼠等哺乳動物中，BMP8有BMP8a和BMP8b二種形式。近期研究發(fā)現(xiàn)，小鼠BMP8b在成熟的棕色脂肪組織中能夠直接調(diào)控生熱作用而加速能量消耗，由此，其在肥胖調(diào)控中的功能引起了關(guān)注。在斑馬魚中，BMP8只有BMP8a一種形式，于是我們很感興趣其是否也在肥胖調(diào)控中發(fā)揮作用。搞清此，不僅對揭示BMP8基因的進(jìn)化具有重要價(jià)值，也對于利用斑馬魚這一良好的模式動物闡明肥胖的調(diào)控機(jī)制具有重要意義。
　　首先，我們對BMP8序列與

3、結(jié)構(gòu)的進(jìn)化進(jìn)行了分析。斑馬魚BMP8a（zBMP8a）在基因內(nèi)含子與外顯子的組成、蛋白結(jié)構(gòu)域及三維結(jié)構(gòu)等方面與小鼠等哺乳動物BMP8a和BMP8b都相似，具有較好的保守性。zBMP8a可能代表了哺乳動物BMP8a和BMP8b未分化前的基因形式。
　　接著，我們對zBMP8a mRNA的表達(dá)進(jìn)行了檢測。在成體斑馬魚中，zBMP8amRNA主要表達(dá)在精巢、腸、皮膚和腦組織中;在斑馬魚胚胎發(fā)育過程中，zBMP8amRNA在卵裂期有較高表

4、達(dá)，隨后逐漸降低;胚胎整體原位雜交進(jìn)一步顯示，zBMP8a mRNA在胚胎早期呈現(xiàn)泛表達(dá)，而且雜交信號很強(qiáng)，隨著發(fā)育的進(jìn)行，雜交信號主要集中在幼魚的頭和腸等部位。
　　為研究zBMP8a mRNA的表達(dá)是否與營養(yǎng)或代謝相關(guān)，我們檢測了禁食/攝食/肥胖對zBMP8a mRNA表達(dá)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，禁食時(shí)zBMP8a mRNA的表達(dá)顯著降低，再喂食后zBMP8a mRNA表達(dá)又會大幅上調(diào);而長期高脂攝食誘導(dǎo)的肥胖斑馬魚中，zBMP8a

5、 mRNA在腦和腸組織中的表達(dá)明顯升高，表明zBMP8a基因可能參與斑馬魚的攝食與肥胖調(diào)控。這與BMP8b基因在小鼠中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。
　　我們又嘗試著研究了zBMP8a調(diào)控斑馬魚肥胖可能的分子機(jī)制。我們構(gòu)建了zBMP8a成熟肽體外重組表達(dá)載體，在大腸桿菌中成功實(shí)現(xiàn)了誘導(dǎo)表達(dá)，并將重組蛋白進(jìn)行純化、復(fù)性后注射到斑馬魚腹腔，發(fā)現(xiàn)幾個與肥胖調(diào)控相關(guān)的基因如Pgc-1、UCP、PPAR、LPL和Leptin的表達(dá)均顯著升高，表明zBM

6、P8a蛋白可使斑馬魚體內(nèi)產(chǎn)熱作用增強(qiáng)，能量消耗增加。這也與BMP8b在小鼠中的作用一致，表明zBMP8a在脂質(zhì)代謝方面的功能可能與小鼠中的BMP8b相似。另外，我們還發(fā)現(xiàn)，在3 dpf的斑馬魚幼魚中，zBMP8a成熟肽重組蛋白能夠加速卵黃囊中脂肪類物質(zhì)的分解，顯示zBMP8a在肥胖調(diào)控可能具有潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　為進(jìn)一步闡明zBMP8a在肥胖調(diào)控中的功能，我們緊接著又啟動了利用TALEN技術(shù)對zBMP8a基因進(jìn)行敲除的工作。檢測結(jié)