葛氏鲈塘鳢(Perccottus glenii)心肌细胞电压门控钠离子通道对于温度的响应研究

动物的温度适应是当前生态学研究中的热点问题,这一适应过程可能与多种因素有关,而在鱼类温度适应研究领域中,目前较为广泛应用的机制框架是氧气和能力限制的热耐受性(Oxygen-and capacity-limited thermal tolerance,OCLTT)假说,该假说认为鱼类的循环呼吸能力是影响鱼类温度耐受范围的关键因子。其中,心脏能Talazoparib作用力是决定鱼类循环呼吸能力的重要一环,而心肌细胞质膜上表达的电压门控钠离子通道(Voltage-gated sodium channel,VGSC)作为对心脏传导系统十分重要的一类蛋白,对于鱼类温度适应可能发挥重要作用。本文选取东北地区的重要经济鱼类葛氏鲈塘鳢(PerccAZD1152-HQPA溶解度ottus glenii)作为鱼类温度适应的主要研究对象,针对该种鱼类耐缺氧耐低温的特点,对其VGSC尤其是Na _V1.5通道进行了初步的温度响应研究。本文首先选取七彩神仙鱼(Symphysodon aequifasciatus)作为适应热带环境的鱼类对照,对葛氏鲈塘鳢及七彩神仙鱼心肌细胞上的VGSC进行温度响应研究,利用原代细胞急性分离、膜片钳电生理平台以及温度灌流控制系统等技术手段,测定上述2种鱼类的心肌复合钠电流响应温度变化的趋势及该趋势与其所耐受温度范围的关系。本研究发现上述2种鱼类的VGSC均在其栖息地环境温度范围内开放概率较大,当低于或超出该温度范围,VGSC的开放概率均减小。上述研究结果表明葛氏鲈塘鳢及七彩神仙鱼的VGSC均已根据其栖息地温度发生特化,心肌细胞上的VGSC在其心脏的温度适应中发挥重要作用。在确定了VGSC的温度响应趋势后,本文继续对心肌细胞质膜上主要表达的VGSC亚型,即Na _V1.5进行了研究。首先利用葛氏鲈塘鳢心脏三代转录组测序数据、c DNA文库及PCR技术得到葛氏鲈塘鳢Na _V1.5的基因序列,并构建真核表达载体。其次将葛氏鲈塘鳢Na _V1.5的基因序列进行翻译后获得该通道的氨基酸序列,并对其进行了生物信息学分析,确认其具有典型VGSC特征。最后将葛氏鲈塘鳢Na _V1.5与人类Na _V1.5氨基酸序列进行比对,通过亲/疏水性分析确定了28个点突变位点,成功点突变后利用细胞转染、膜片钳电生理平台以及温度灌流控制系统等技术手段对突变体进行了功能测试。上述实验结果表明,人类G1724L突变与其野生型对于温度响应具有较大区别,该位点对应于葛氏鲈塘鳢的L1663,可能是葛氏鲈塘鳢温度适应的重要位点。研究表明,葛氏鲈塘鳢心肌细胞质膜上的VGSC是影响其心脏温度适应的重要persistent infection离子通道。VGSC亚型中主要表达于心肌细胞上的是Na _V1.5,通过克隆得到葛氏鲈塘鳢Na _V1.5基因后,本文进一步发现其上的L1663位点对于葛氏鲈塘鳢的低温适应可能起关键作用。