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吴蓉蓉,晁燕,赵永丽,陈祺昌,郑志琴,夏明哲,祁得林.裂腹鱼亚科鱼类Hif-α 基因的分子进化及低氧诱导表达[J].中国实验动物学报,2019,27(4):433~443.
裂腹鱼亚科鱼类Hif-α 基因的分子进化及低氧诱导表达
Molecular evolution and hypoxia-induced mRNA expression of Hif-α in schizothoracine fish
投稿时间:2019-02-04  
DOI:10. 3969 / j.issn.1005-4847. 2019. 04. 003
中文关键词:  裂腹鱼亚科鱼类  低氧诱导因子  分子进化  低氧环境
英文关键词:schizothoracine fish  hypoxia-inducible factor  molecular evolution  hypoxic environment
基金项目:
作者单位E-mail
吴蓉蓉 1.青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,西宁810016
2. 青海大学生态环境工程学院,西宁810016 
wuluobo55rong@ 163.com 
晁燕 青海大学农牧学院动物科学系,西宁810016  
赵永丽 1.青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,西宁810016
2. 青海大学生态环境工程学院,西宁810016 
 
陈祺昌 1.青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,西宁810016
2. 青海大学生态环境工程学院,西宁810016 
 
郑志琴 1.青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,西宁810016
2. 青海大学农牧学院动物科学系,西宁810016 
 
夏明哲 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,西宁810016  
祁得林 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,西宁810016 delinqi@ 126.com 
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中文摘要:
      目的 探究低氧诱导因子Hif-α 在裂腹鱼亚科鱼类适应低氧环境中的作用及表达调控。方法 利用RT-PCR 技术获得了裂腹鱼亚科鱼类13 个代表物种的Hif-1αΑ、Hif-1αB、Hif-2αΑ 和Hif-2αB 基因编码区序列,基于裂腹鱼亚科鱼类系统进化关系开展了基因选择压力分析,并选取花斑裸鲤进行低氧诱导表达研究。结果 Hif-1αΑ、Hif-1αB、Hif-2αΑ 和Hif-2αB 基因编码区长度分别为2196、2325、2544 和2511 bp。通过序列比对发现裂腹鱼亚科鱼类HIF1αΑ NODD 结构域中保守脯氨酸羟基化基序LxxLAP 发生缺失,特化及高度特化的裂腹鱼的HIF1αBCODD 结构域中脯氨酸羟基化基序突变为PxxLAP。与常氧组相比,在重度缺氧条件下花斑裸鲤的脑和心脏组织中部分Hif-α 基因表达量显著下降,在中度低氧中心脏组织中的Hif-1αA 和Hif-2αA 基因表达量上调。结论 Hif-α 基因在13 个物种中受到正向选择作用,但具体物种分支有待进一步研究,同时裂腹鱼亚科鱼类在适应慢性低氧和急性低氧环境可能存在两种不同的表达调控机制。
英文摘要:
      Objective To investigate the effect and expression regulation of hypoxia-inducible factor alpha (Hif-α) for schizothoracine fish under hypoxic environment. Methods We obtained the coding regions of Hif-1αΑ, Hif-1αB,Hif-2αΑ, and Hif-2αB genes for 13 species of schizothoracine fish, endemic to the Qinghai-Tibetan Plateau, using RTPCR,then conducted molecular evolution analysis based on the schizothoracine fish phylogeny by comparing the nonsynonymous/synonymous substitution ratios. Gymnocypris eckloni was selected to investigate the tissue expression patterns inresponse to hypoxia. Results The coding regions of Hif-1αΑ, Hif-1αB, Hif-2αΑ, and Hif-2αB genes were 2196 bp, 2325bp, 2544 bp, and 2511 bp in length, respectively. Sequence alignment showed that the conserved proline hydroxylationmotif LxxLAP was deletion in the NODD domain of HIF-1αΑ in schizothoracine fish, and the mutation from the prolinehydroxylation motif to PxxLAP was observed in the CODD domain of HIF-1αB in the specialized and highly specializedschizothoracine fish. Under severe hypoxic conditions, the expression of Hif-α gene in the brain and heart of G. ecklonidecreased significantly compared to normoxia control. Under moderate hypoxic conditions, the expression of Hif-1αA andHif-2αA in the heart was up-regulated compared to normoxia control. Conclusions  The Hif-α genes are identifiedpositively selected in 13 species, but which species under positively selected is not yet clear and needs further study. Theremay be two different gene expression regulations for the schizothoracine fishes to adapt to moderate hypoxic environment and severe hypoxic environment.
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