摘要
为了探究暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)组织内河鲀毒素(Tetrodotoxin,TTX)含量与含毒组织电压门控钠离子通道基因表达特征。分别采用酶联免疫法(ELISA)测定暗纹东方鲀肝脏、心脏等8个组织 TTX含量,实时荧光定量(RT-qPCR)方法检测电压门控钠离子通道α亚基基因家族成员scn1aa,scn1ab,scn4aa,scn4ab,scn5aa,scn5ab,scn8aa,scn8ab(以下简称“电压门控钠离子通道基因”)在各组织中的相对表达特征。结果显示:各组织中TTX含量由高到低为脑(9.521±2.816) μg/g、心脏(4.271±1.129) μg/g、鳃(1.586±0.527) μg/g、肌肉(1.494±0.938) μg/g、肝脏(0.913±0.206) μg/g、皮肤(0.902±0.235) μg/g、肠道(0.894±0.215) μg/g和眼(0.864±0.287) μg/g,脑、心脏组织为弱毒性,肝脏、皮肤、肌肉、眼、肠道、鳃组织为微毒性。RT-qPCR结果显示scn1aa、scn1ab、scn4ab、scn5aa、scn5ab、scn8aa、scn8ab基因均在肝脏组织的相对表达量最高,scn4aa基因仅在肌肉组织表达,皮肤组织仅有scn4ab基因表达,且scn4ab基因在所有检测组织中均有表达,表达具有广泛性。钠离子通道基因在斑马鱼和暗纹东方鲀组织表达特征存在差异。
关键词
暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)隶属于鲀形目(Tetraodontiformes)鲀科(Tetraodontidae)东方鲀属(Takifugu
电压门控钠离子通道(Voltage-gated sodium channel,Nav/scn)是一类位于细胞膜表面,由1个α亚基、1个或2个 β 亚基组成的跨膜蛋
本研究以暗纹东方鲀为研究对象,采用酶联免疫法(ELISA)测定暗纹东方鲀各组织中TTX含量,实时荧光定量(RT-qPCR)方法检测电压门控钠离子通道基因家族在各组织的相对表达特征,分析各组织TTX含量与电压门控钠离子通道基因表达特征,以期为东方鲀属鱼类耐受TTX机理研究奠定基础。
实验所用野生暗纹东方鲀2022年12月采自江苏省南通市,共采集20尾,平均体长(21.595±0.791) cm,平均体质量(252.034±21.916) g。活体运回实验室,随机选取10尾进行解剖,各取2份肝脏、皮肤、肌肉、心脏、眼、脑、肠道、鳃组织(由于无法分辨雌、雄,故没有提取性腺)放至2 mL的无酶离心管中,1份-20 ℃冰箱保存,用于河鲀毒素的检测,1份液氮速冻后置于-80 ℃冰箱保存,用于总RNA提取。
将各组织称重,按1∶4比例加入生理盐水(不足0.25 g的组织加入1 mL),使用全自动样品快速研磨仪破碎组织,4 ℃ 3 000 r/min离心10 min,取上清液作为待测样品。使用河鲀毒素(TTX)ELISA检测试剂盒(江苏酶免实业有限公司,货号:MM-95307O1),检测肝脏、皮肤、肌肉、心脏、眼、脑、肠道、鳃组织中河鲀毒素含量,单位为每克组织中TTX含量(μg)。
使用 Trizol法提取3尾暗纹东方鲀各组织的总RNA,使用 Pultton 微量核酸浓度仪测定RNA浓度及 A260/A280,琼脂糖凝胶电泳检测RNA 质量,并使用HiScript Ⅲ 1st Strand cDNA Synthesis Kit (+gDNA wiper) (诺唯赞,货号:R312)合成 cDNA。
暗纹东方鲀电压门控钠离子通道基因仅有scn4aa DNA序列已公布(ON262318.1),其余7条序列未知。在CNGBdb数据库获得暗纹东方鲀全基因组拼接序列(登录号:CNA0013723),使用同源预测(Homology-based prediction)的方法对暗纹东方鲀电压门控钠离子通道基因进行注释,将序列阅读档案(Sequence read archive, SRA)数据库获得的暗纹东方鲀无基因结构注释的全基因组序列(登录号为SRR7081561和SRR10127925)作为补充数据,对注释得到的序列进行校准,获得其余7条电压门控钠离子通道基因预测序列。
依据预测序列,使用Primer 5.0软件设计电压门控钠离子通道基因约2 000 bp长度的引物,引物由青岛擎科生物技术有限公司合成(
引物 Primer | 序列Sequence(5'-3') | 目的 Purpose |
---|---|---|
scn1aa-af | GCTCTGTTCCAGTCCGTGAA | ORF verification |
scn1aa-ar | CATGCCAACCACATTTGCCA | |
scn1ab-af | CAGCAAGTACCCTGTGGAGG | ORF verification |
scn1ab-ar | ATCTTCAGCAAGCACTCCCC | |
scn4ab-af | CGCTTTGAGGGAATGAGGGT | ORF verification |
scn4ab-ar | CATGTTGACCACGACCAGGA | |
scn5aa-af | GGAAGCCAGGTCAGCATCTT | ORF verification |
scn5aa-ar | TCAGATCGCCGTCTTCATCG | |
scn5ab-af | GACTGAGGAGTTCAACGGCA | ORF verification |
scn5ab-ar | GTCAAGCCAGCACCAGTAGT | |
scn8aa-af | CATTCCGATTGCTGCGAGTG | ORF verification |
scn8aa-ar | GCGCCCACATTGTCAAAGTT | |
scn8ab-af | CGCCAACACCTTCCTCATCT | ORF verification |
scn8ab-ar | GACACACCAACAGCACGTTC | |
β-actin-qf | GAGCGTGGGTACTCCTTCAC | RT-qPCR |
β-actin-qr | CCATCTCCTGCTCGAAGTCC | |
scn1aa-qf | AGCTCCTCAGACGCCTCTAA | RT-qPCR |
scn1aa-qr | GCTGTCCTGGGACTCCAATT | |
scn1ab-qf | TCATGGGCGTCAACCTCTTC | RT-qPCR |
scn1ab-qr | GCGGACACTCTCGTTAACCA | |
scn4aa-qf | CCCTTCCAAGAACCCGTTGA | RT-qPCR |
scn4aa-qr | GACGCTTCTCTTCGCTCTGA | |
scn4ab-qf | TGCTCTGATCGAGGCAAACT | RT-qPCR |
scn4ab-qr | ACATCTCTGGAATCCACCGC | |
scn5aa-qf | AACGGAGGGACTGATAGCCT | RT-qPCR |
scn5aa-qr | AGGAAGGTGGTGAGGACAGT | |
scn5ab-qf | CTGCTTCGTGTCTTTAAGCTGG | RT-qPCR |
scn5ab-qr | GATGAAAACGATGATGGCGAGG | |
scn8aa-qf | CACTCGTTCCTGATTGTCTTCC | RT-qPCR |
scn8aa-qr | TTCAAAACCACCAAGTTTCCGA | |
scn8ab-qf | GTAAGATAGCCCCGTCCTGC | RT-qPCR |
scn8ab-qr | TGCAGTCCCACATGGTTTCA |
依据测序序列,使用Primer 5.0软件设计各基因特异性引物,用于定量研究(青岛擎科生物技术有限公司合成,
使用ELASACalc软件,以标准品浓度作横坐标,对应在450 nm处的吸光值作纵坐标,使用四参拟合方程,绘制TTX标准曲线(

图1 TTX标准曲线
Fig.1 Standard curve for TTX
组织 Tissues | TTX含量 TTX content/(μg/g) | 组织 Tissues | TTX含量 TTX content/(μg/g) |
---|---|---|---|
肝脏Liver |
0.913±0.20 | 眼Eye |
0.864±0.28 |
皮肤Skin |
0.902±0.23 | 脑Brain |
9.521±2.81 |
肌肉Muscle |
1.494±0.93 | 肠道Intestine |
0.894±0.21 |
心脏Heart |
4.271±1.12 | 鳃Gill |
1.586±0.52 |
注: 不同上标字母表示组间差异显著(P<0.05)。
Notes: Different superscripts in the same column indicate significant differences (P<0.05).
暗纹东方鲀scn1aa基因在各组织的表达情况如

图2 暗纹东方鲀电压门控钠离子通道基因在各组织中实时定量表达
Fig.2 Real-time quantitative expression of Voltage-gated sodium channel in tissues of T.obscurus
li.肝脏;sk.皮肤;mu.肌肉;he.心脏;ey.眼;br.脑; in.肠道;gi.鳃。不同字母表示组间差异显著(P<0.05)。
li.Liver; sk.Skin; mu.Muscle; he.Heart; ey.Eye; br.Brain; in.Intestine; gi.Gill. Different letters indicate significant differences (P<0.05).
依据各组织TTX含量的检测结果,弱毒性组包含脑、心脏两个组织,钠离子通道基因在脑组织中除scn4aa外,其余7种钠离子通道基因均有表达,表达量最高的为scn8ab基因,为396.5,其次为scn8aa(163.3)和scn1ab(145.0)基因,表达量最低的是scn5aa基因(1.0)(

图3 电压门控钠离子通道基因在弱毒性组织中的表达
Fig.3 Expression of voltage-gated sodium channel genes in weakly toxic tissues
不同字母表示组间差异显著(P<0.05)。
Different letters indicate significant differences (P<0.05).
微毒性组有肝脏、皮肤、肌肉、眼、肠道、鳃6种组织。皮肤组织仅发现scn4ab基因的表达。肝脏、眼组织均有除scn4aa基因外其余7种电压门控钠离子通道基因表达(图

图4 电压门控钠离子通道基因在微毒性组织中的表达
Fig.4 Expression of voltage-gated sodium channel genes in microtoxic tissues
不同字母表示组间差异显著(P<0.05)。
Different letters indicate significant differences (P<0.05).
TTX大多在河鲀鱼卵巢中的含量最高,其次为肝脏和皮肤,其余组织TTX含量较少。李春
脊椎动物拥有8条钠离子通道基因,含TTX物种对TTX抗性不能仅通过单一通道的进化来实现。因此东方鲀属鱼类电压门控钠离子通道基因序列的研究发现,每条电压门控钠离子通道基因存在一个或多个特定的突变,这些突变使得电压门控钠离子通道基因对TTX具有一定的抗性。scn4aa 、scn5aa、scn5ab基因结构域Ⅰ的401号位点发生F/Y 401 N/C的非芳香族氨基酸取代芳香族氨基酸,提供了约190~2 000倍的TTX抗
电压门控钠离子通道基因在组织中分布具有特异性,能通过表达不同的α亚基来参与广泛的生理过
本研究中钠离子通道基因在暗纹东方鲀和斑马鱼种的表达模式存在差异。暗纹东方鲀心脏为弱毒性,有5种电压门控钠离子通道基因表达,scn4ab和scn5ab为主要的表达亚型,相对表达量最高的是scn4ab基因;而不含河鲀毒素的斑马鱼心脏组织相对表达量最高的是scn5ab基因,推测scn4ab基因在TTX调控下高表达来提高心脏组织对TTX的抗性。暗纹东方鲀肝脏组织除未发现scn4aa基因表达外,其余7种电压门控钠离子通道基因均显著高表达,这可能是在为后续肝脏组织累积高浓度的TTX做准备。皮肤组织仅发现scn4ab基因表达,推测scn4ab基因是皮肤组织抵抗TTX的关键基因。
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