冷水魚類zona pellucida蛋白低溫適應(yīng)性研究.pdf

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?yàn)槠涑婶~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(dá)水平非常低，甚至沒有表達(dá)，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(kuò)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(diǎn)降低，促進(jìn)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(jī)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)。
　　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(dá)載體，然后在中國倉鼠的卵巢細(xì)胞（CHO-K1）中進(jìn)行表達(dá)，并用分離純化得到的ZP蛋白進(jìn)行冰晶實(shí)驗(yàn)。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(jìn)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(jìn)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(xì)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(jìn)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(kuò)增，是南極魚適應(yīng)南極極端寒冷環(huán)境的重要機(jī)制，ZP基因的擴(kuò)增又加快了ZP基因的進(jìn)化，使其進(jìn)化成為一類冷脅迫蛋白，使南極魚類適應(yīng)