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珠江所李新輝研究員在魚類食性分化機理研究上獲得新進展

發布時間:2019-04-16 瀏覽數: 來源:漁業資源生態研究室

魚類在進化過程中,為什么魚類會進化成不同的食性?李新輝研究員從生物的能量獲得角度研究食性分化獲得進展,Insight into the combinatorial transcriptional regulation on α-amylase gene inanimal groups with different dietary nutrient content在線發表在Genomics。珠江水產研究所李新輝研究員為論文的第一作者,并同時與State University of New York的胡自華博士為共同通訊作者。

生物在進化過程中,通常認為高級生物種類從初級生物種類進化而來。大部分單細胞藻類的能量來自光合作用,其能量的貯存以多糖或淀粉形式存在。因此,圍繞能量ATP以積存糖、淀粉和分解糖、淀粉的活動,是生命過程的基本需要。在這樣的背景下,糖代謝相關的酶是生命活動的基本要素,其基因是生物體的看家基因。但是,類似鱖終生伴隨攝食其它魚類而生,顯然,該種魚以分解淀粉和糖類獲得能量ATP的功能喪失。編碼糖代謝相關的酶的基因表達被關閉,是否是生物食性分化的關鍵?

動物類群根據食物來源可以分為動物食性、植物食性和雜食性三大類。胰α淀粉酶(pancreatic α-amylase)是由胰腺分泌的一種水解酶,主要作用于淀粉與糖原等,對動物的正常代謝起著至關重要的作用。由于不同動物對不同食物存在偏好,導致胰α淀粉酶在不同食性動物類群中的表達水平也存在差異。基因控制著酶的表達水平與活性,并且基因的表達往往由多個轉錄因子(transcription factors;TF)調控。為了研究生物食性分化機理,李新輝研究團隊與State University of New York的胡自華博士展開合作研究。通過分析不同生物胰α淀粉酶(pancreatic α-amylase)基因序列,采用生物信息學分析,預測了三種不同食性動物類群互作的轉錄因子調控胰α淀粉酶基因的可能機制。

基因表達一般是由多種轉錄因子(TFs)調控的,為了深入了解胰腺α-淀粉酶基因的多種TF調控,我們對3種食性動物組胰腺α-淀粉酶基因的TFS相互作用進行分析,在食草動物、雜食動物和食肉動物中分別確定了77、25和118個相互作用的TFs。通過對TF調節網絡的計算建模,我們發現已知的胰腺特異性TFs(如gr、nfat、an-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、nd-pr)可能在非胰腺特異性tfs到tf-tf相互作用網絡中發揮重要作用,為控制不同飲食動物組的胰腺α-淀粉酶基因表達提供了特異性和靈活性。本研究的結果表明,組合轉錄調控可能是一個重要的組成部分。研究結果表明聯合轉錄調控是控制胰α淀粉酶基因表達的重要方式。

從植食性、雜食性和肉食性生物α淀粉酶基因轉錄子分析的結果提示,動物群落在系統分化占據生態位中,顯示了以類似α淀粉酶類的能量軸相關基因的分化。雖然α淀粉酶基因在植食性、雜食性和肉食性動物中均存在,但其表達受獲取能量來源途徑而調控,反映在三類食性動物的調控子(簇)差異。或許,通過α淀粉酶、脂肪等能量代謝相關酶基因的表達調控分析,為生物系統分化研究提供能量軸研究方面的新視角。

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2019.04.004.

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