养殖鱼类生殖内分泌调控相关功能基因的研究和应用

摘要

新型的神经内分泌因子kisspeptin与GnIH(gonadotropin-inhibitory hormone)对哺乳动物的生殖轴起着直接而相反的调控作用,kisspeptin刺激脑垂体促性腺激素(GtH,gonadotropin)的合成与释放,而GnIH抑制GtH的合成与释放.然而,在鱼类中,相关研究甚少.本研究室利用比较基因组学技术,通过同线性分析结合分子生物学手段,在斑马鱼(Danio rerio)、金鱼(Carassius auratus)中克隆得到了kisspeptin(kiss1、kiss2)与GnIH以及它们相关受体的基因cDNA序列.氨基酸序列同源比对结果显示:在脊椎动物中,kisspeptin的核心肽相对保守,而GnIH的核心肽在不同物种中则有较大的差异.比较基因组分析显示kisspeptin与GnIH基因在鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类都维持着保守的同线性结构;并且,同线性的结果表明,鱼类kiss1与kiss2基因来源于早期的基因组复制,在漫长的进化过程中,哺乳类丢失了kiss2基因.通过配体受体结合实验,证明2种kisspeptins均能激活其相关受体GPR54(GPR54a、GPR54b),启动下游通路,但却存在一定的配体-受体选择性差异.金鱼、斑马鱼组织表达模式研究显示:kisspeptins与GnIH以及它们相关受体在生殖相关组织或区域(下丘脑、垂体、性腺)均有丰富的表达,提示kisspeptins与GnIH可能参与鱼类的生殖调控.通过化学合成金鱼kisspeptins与GnIH的核心肽,在体注射成熟的雌性金鱼,发现kiss1能显著刺激金鱼LH的分泌,并且能诱导金鱼排卵,而kiss2不能;在高剂量的状况下,GnIH亦能有效抑制金鱼LH的分泌.然而,在离体实验中,2种kisspeptin与GnIH对金鱼垂体细胞LH的分泌均没有显著的影响,提示kisspeptins与GnIH对金鱼的LH调控可能发生于下丘脑水平.以上结果表明:与哺乳动物相类似,在鱼类生殖轴中也存在kisspeptins与GnIH的正负调控系统.本文侧重对这项研究以及相关的研究成果进行归纳与分析,旨为深入探讨鱼类生殖内分泌调控相关功能基因提供参考.