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珠江所李新辉研究员在鱼类食性分化机理研究上获得新进展
2019-04-16 11:42:26  来源:珠江水产研究所

鱼类在进化过程中,为什么鱼类会进化成不同的食性?李新辉研究员从生物的能量获得角度研究食性分化获得进展,Insight into the combinatorial transcriptional regulation on α-amylase gene inanimal groups with different dietary nutrient content在线发表在Genomics。珠江水产研究所李新辉研究员为论文的第一作者,并同时与State University of New York的胡自华博士为共同通讯作者。

生物在进化过程中,通常认为高级生物种类从初级生物种类进化而来。大部分单细胞藻类的能量来自光合作用,其能量的贮存以多糖或淀粉形式存在。因此,围绕能量ATP以积存糖、淀粉和分解糖、淀粉的活动,是生命过程的基本需要。在这样的背景下,糖代谢相关的酶是生命活动的基本要素,其基因是生物体的看家基因。但是,类似鳜终生伴随摄食其它鱼类而生,显然,该种鱼以分解淀粉和糖类获得能量ATP的功能丧失。编码糖代谢相关的酶的基因表达被关闭,是否是生物食性分化的关键?

动物类群根据食物来源可以分为动物食性、植物食性和杂食性三大类。胰α淀粉酶(pancreatic α-amylase)是由胰腺分泌的一种水解酶,主要作用于淀粉与糖原等,对动物的正常代谢起着至关重要的作用。由于不同动物对不同食物存在偏好,导致胰α淀粉酶在不同食性动物类群中的表达水平也存在差异。基因控制着酶的表达水平与活性,并且基因的表达往往由多个转录因子(transcription factors;TF)调控。为了研究生物食性分化机理,李新辉研究团队与State University of New York的胡自华博士展开合作研究。通过分析不同生物胰α淀粉酶(pancreatic α-amylase)基因序列,采用生物信息学分析,预测了三种不同食性动物类群互作的转录因子调控胰α淀粉酶基因的可能机制。

基因表达一般是由多种转录因子(TFs)调控的,为了深入了解胰腺α-淀粉酶基因的多种TF调控,我们对3种食性动物组胰腺α-淀粉酶基因的TFS相互作用进行分析,在食草动物、杂食动物和食肉动物中分别确定了77、25和118个相互作用的TFs。通过对TF调节网络的计算建模,我们发现已知的胰腺特异性TFs(如gr、nfat、an-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、n-fat、nd-pr)可能在非胰腺特异性tfs到tf-tf相互作用网络中发挥重要作用,为控制不同饮食动物组的胰腺α-淀粉酶基因表达提供了特异性和灵活性。本研究的结果表明,组合转录调控可能是一个重要的组成部分。研究结果表明联合转录调控是控制胰α淀粉酶基因表达的重要方式。

从植食性、杂食性和肉食性生物α淀粉酶基因转录子分析的结果提示,动物群落在系统分化占据生态位中,显示了以类似α淀粉酶类的能量轴相关基因的分化。虽然α淀粉酶基因在植食性、杂食性和肉食性动物中均存在,但其表达受获取能量来源途径而调控,反映在三类食性动物的调控子(簇)差异。或许,通过α淀粉酶、脂肪等能量代谢相关酶基因的表达调控分析,为生物系统分化研究提供能量轴研究方面的新视角。

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