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文檔簡介
1、對生活在極端寒冷下的魚類而言,如何避免受到寒冷環(huán)境的傷害是一個極其重要的問題。南極Notothenioids魚類之所以能在南極極端寒冷的環(huán)境下生存,并成為南極海域主要的魚類物種,是因為其成魚體內(nèi)含有高濃度的抗凍糖蛋白(AFGPs),但是在南極Notothenioids魚類的魚卵和幼魚體內(nèi)AFGPs的表達水平非常低,甚至沒有表達,南極Notothenioids魚類的魚卵和幼魚是怎樣避免寒冷傷害還未可知。Zona pellucida(ZP)
2、蛋白基因家族編碼一類參與識別精卵的卵殼蛋白,已有研究發(fā)現(xiàn)在南極Notothenioids魚類中許多類型的ZP基因發(fā)生了特異性的大規(guī)模擴增。
本研究發(fā)現(xiàn)南極魚ZP蛋白具有冰晶結(jié)合活性,并修飾冰晶生長的形態(tài),使含南極魚ZP蛋白溶液的冰晶呈規(guī)則的六棱柱形狀,并且使該溶液的熔點降低,促進冰晶的溶化。所以南極魚ZPs是一類冷脅迫相關(guān)蛋白,能與AFPs共同作用,使南極魚類在-1.9℃的寒冷環(huán)境下生存,并避免冰晶對南極魚魚體的機械傷害。ZP
3、蛋白具有的冰晶結(jié)合活性是一種固有的原始功能,還是只是在南極Notothenioids魚類ZP蛋白所特有的功能呢?所以我們選擇了與南極魚生活環(huán)境相似的齊口裂腹魚(Schizothorax prenanti,SP)的ZP蛋白(SP_ZP3)進行研究,齊口裂腹魚也是一種寒冷環(huán)境下生活的物種,其分布水域的特點是海拔高、氣溫低。研究發(fā)現(xiàn)齊口裂腹魚的ZP蛋白具有弱的冰晶結(jié)合活性,但不能降低溶液的冰點。
本研究主要通過RT-PCR的方法,從
4、南極Notothenioids魚類和齊口裂腹魚卵巢的總RNA中克隆得到多種zona penucida基因的編碼區(qū),并構(gòu)建這些基因的真核表達載體,然后在中國倉鼠的卵巢細胞(CHO-K1)中進行表達,并用分離純化得到的ZP蛋白進行冰晶實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ZP蛋白溶液的冰晶形狀呈規(guī)則六棱柱,證明ZP蛋白能與冰晶進行結(jié)合,并改變了冰晶的生長形態(tài),具有冰晶結(jié)合活性。
ZP蛋白是包含 ZP結(jié)構(gòu)域的一類蛋白,存在于所有的脊椎動物中。該蛋白基因鐫刻
5、著進化的歷史,ZP基因無論是在低等生物(如線蟲)還是在高等哺乳動物中都有分布,該基因在魚類中被稱為卵殼蛋白基因,在高等哺乳動物中被叫作透明帶蛋白基因。ZP蛋白作為卵細胞外膜的重要組成部分參與了的受精過程,研究表明,參與該過程的基因進化速度要比其他基因快。南極Notothenioids魚類的ZP基因在寒冷條件下大量擴增,是南極魚適應(yīng)南極極端寒冷環(huán)境的重要機制,ZP基因的擴增又加快了ZP基因的進化,使其進化成為一類冷脅迫蛋白,使南極魚類適應(yīng)
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