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        海水硬骨魚類快慢肌差異的分子調(diào)控研究獲進展

        2023-04-06 09:37:57
        水產(chǎn)科技情報 2023年1期
        關(guān)鍵詞:肌纖維骨骼肌魚類

        近日,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所漁業(yè)資源分子生態(tài)學(xué)研究團隊圍繞硬骨魚類快慢肌差異的分子調(diào)控機制開展了系列研究,運用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)和非標記定量蛋白質(zhì)組技術(shù),對大洋性中上層魚類代表種之一——黃帶擬鲹的快慢肌進行轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組分析與比較,在mRNA和蛋白兩個層面同步解析了快慢肌的分子差異,獲得多個重要發(fā)現(xiàn),相關(guān)研究成果在國際學(xué)術(shù)期刊PeerJ和《海洋科學(xué)前沿》上發(fā)表。

        魚類是最古老的脊椎動物,棲息于水生環(huán)境,其骨骼肌不僅是結(jié)構(gòu)組織和運動器官,也是人類的重要食物蛋白源。根據(jù)收縮速度不同,魚類的骨骼肌大致可分為快肌和慢肌,快肌主要承擔機體能量代謝和爆發(fā)式運動,而慢肌主要負責維持機體有氧呼吸及抗疲勞的持續(xù)式游泳。

        因此,不同游泳能力魚類表現(xiàn)出骨骼肌類型的多樣性和差異性。闡明快慢肌發(fā)生和分化的分子調(diào)控機制,是揭示硬骨魚類多樣化骨骼肌類型生理和生態(tài)適應(yīng)的前提,能為海洋中上層大洋性洄游魚類資源的圈養(yǎng)馴養(yǎng)提供理論指導(dǎo)。

        中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所研究員柳淑芳團隊通過比較分析快慢肌轉(zhuǎn)錄組和蛋白組兩個水平的分子特征及其差異,獲得了新發(fā)現(xiàn)。

        一是兩種肌肉類型間存在2 862個差異表達基因,其中,1 419個基因在慢肌中高表達,1 443個基因在快肌中高表達,主要富集在肌肉收縮、氧化磷酸化、脂肪酸代謝和糖酵解等相關(guān)通路。二是兩種肌肉類型間存在471個差異表達蛋白,其中,422個在慢肌中高表達,49個在快肌中高表達,主要差異蛋白為肌纖維結(jié)構(gòu)和能量代謝相關(guān)蛋白。三是轉(zhuǎn)錄組-蛋白質(zhì)組聯(lián)合分析顯示,mRNA與蛋白質(zhì)的倍數(shù)變化之間的線性關(guān)系較弱,提示轉(zhuǎn)錄后調(diào)控在黃帶擬鲹骨骼肌蛋白質(zhì)的表達中廣泛存在。四是對肌纖維結(jié)構(gòu)蛋白分析發(fā)現(xiàn),慢肌和快肌纖維的主要結(jié)構(gòu)蛋白組成相似,但是存在肌纖維特異的蛋白亞型,其特異性表達可能是導(dǎo)致快慢肌纖維結(jié)構(gòu)差異的關(guān)鍵。五是對參與脂肪酸代謝、糖酵解、TCA循環(huán)和氧化磷酸化等能量代謝途徑的關(guān)鍵因子進一步分析發(fā)現(xiàn),多種關(guān)鍵酶在兩種肌肉類型間存在mRNA和蛋白水平的共同表達差異,這可能是導(dǎo)致快慢肌能量代謝差異的關(guān)鍵。

        這些發(fā)現(xiàn)豐富和加深了對硬骨魚類快慢肌在肌纖維結(jié)構(gòu)和能量代謝差異方面的分子調(diào)控機制的認識。該項研究得到了山東省重大科技創(chuàng)新項目、國家自然科學(xué)基金和國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的資助,王煥博士為該項研究成果的第一作者,柳淑芳研究員為通信作者。

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