转基因技术的应用使鱼类养殖品种的快速、定向遗传改良成为可能。目前大多转基因鱼研究从加快生长的角度出发,转植基因以生长激素(gh)基因为主。然而,由于GH信号通路的负反馈机制,研究者往往无法获得GH信号通路活性极高水平活化的转基因鱼。本研究将针对这一问题,基于对GH信号通路的细致解析,首次在鱼类转基因研究中引入蛋白分子设计的概念,克隆鲤鱼来源的生长激素受体(ghr)基因及cJun基因的亮氨酸拉链区,构建持续激活的"全鱼"ghr基因载体。同时,为了提高转植基因整合和向子代传递的效率,本研究将Tol2转座子系统引入到经济动物的转基因研究中。以这一构建体为基础,开展转基因鲤鱼的研究,并进行该重组蛋白的亚细胞定位和蛋白互作分析,以揭示其促生长的分子学机制。通过本项目的研究,预期获得具有显著快速生长效应的转基因鲤鱼,建立高产、高效、稳定的新型转基因鱼技术平台,并提供转基因动物研究的新思维。
transgenic fish;constitutive activation;growth hormone receptor;growth enhancement;molecular design
转基因技术的应用使得鱼类养殖品种的快速、定向遗传改良成为可能。本研究基于对GH信号通路的细致解析,首次在转基因鱼研究中引入基因高效“分子设计”的概念;克隆鲤鱼来源的生长激素受体(ghr)及c-Jun基因的亮氨酸拉链区,以c-Jun基因的亮氨酸拉链区替代ghr基因所编码的与GH相结合的胞外区,构建组成性二聚化的激活型ghr基因(CA-GHR)载体。同时,为了提高转植基因整合和向子代传递的效率,将Tol2转座子系统引入到经济鱼类的转基因研究中。以这一构建体为基础,建立了不依赖于体内生长激素水平的、快速生长的CA-GHR转基因鱼模型。通过该重组蛋白的亚细胞定位、蛋白互作分析、下游基因表达分析,揭示了其促进生长激素信号通路和促生长的分子生物学机制。通过本项目的研究,获得了具有显著快速生长效应的转基因鲤鱼,建立了高产、高效、稳定的基于分子设计的转基因鱼技术平台,并提供了研制快速生长转基因动物研究的新范式。同时,本项目发现了GHR信号通路在鱼类早期发育中扮演着重要角色,即通过激活MAPK/ERK信号通路来抑制BMP信号的转录活性,从而参与胚胎背腹轴的调控。