研究表明神经肽neurokinin B(NKB)是人类生殖系统不可缺少的调控因子 。然而,目前还没有鱼类NKB的报道。与哺乳动物不同,在硬骨鱼类中存在两个编码NKB的基因tachykinin3(TAC3),这一发现给脊椎动物NKB的研究带来极其重要的补充。本项目以金鱼为实验模型,采用生物信息学、生理学和分子生物学技术相结合的方法,展开NKB在鱼类生殖调控中的功能研究。通过在金鱼中克隆TAC3及其受体基因的cDNA,研究两种TAC3基因成熟肽与其受体的结合关系,鉴定鱼类NKB信号系统的存在;采用垂体原代细胞培养和在体体注射的方法,研究NKB对垂体激素合成与释放的调控;通过离体孵育脑细胞和在体注射,检测NKB在下丘脑水平对 GnRH合成与分泌的影响;通过性腺切除与激素补偿,研究NKB是否参与性类固醇激素的反馈调控;本项目的研究将丰富我们对鱼类神经内分泌分子调控网络的认识。
Neurokinin B;Identification;Reproductive regulation;teleost fish;
速激肽NKB信号系统是哺乳动物生殖轴不可缺少的组成部分。在本项目立项前,NKB信号的研究还只是局限在哺乳动物中,其对其他脊椎动物生殖系统的意义仍未清楚,尤其是在鱼类中。我们是世界上最先以鱼类为模型开展NKB信号研究的团队之一,在国家自然科学基金的资助下,取得了一系列重要的原创性成果,主要有以下(1)发现硬骨鱼类速激肽及其受体基因家族(TAC/TACR gene family)基因存在扩张现象,首次提出了鱼类TAC/TACR基因家族的起源与进化的历程。(2)发现了鱼类NKB信号系统结构的多样性和复杂性。在斑马鱼和金鱼中克隆了两个编码速激肽NKB的基因(TAC3a、TAC3b)和三个NKB受体(金鱼中克隆了两个)。哺乳类TAC3的蛋白前体只编码一段NKB多肽,而鱼类TAC3的蛋白前体却含有两段潜在的NKB类似肽。化学合成(NKBa-13,NKBb-13,NKBa-10,NKBb-11)多肽,研究了受体与配体的相互关系。除了NKBb-11,其余的NKB多肽均能有效地激活三个TAC3Rs的下游通路表明在鱼类中确切存在NKB信号系统。(3)绘制了TAC3a和TAC3b基因在金鱼大脑定位图。两个TAC3基因在脑中的分布大致相似。重点关注了生殖调控相关区域,在NTL区(哺乳类的ARC区)均存在TAC3a和TAC3b基因的表达,在Npo区(此区域的神经元纤维直接深入脑垂体)同样存在比较强的TAC3a和TAC3b基因的表达,提示了NKB很可能参与金鱼的生殖调控。(4)阐明了NKB信号系统对鱼类生殖轴的调控及通路。NKB多肽有效地促进金鱼脑中GnRH和垂体GtH的表达,其对GtH的调控是通过上调下丘脑中GnRH来实现。 (5)证实了NKB信号系统参与性类固醇激素的反馈调节。通过卵巢切除与雌激素补偿,发现TAC3a的表达受到了调控,而TAC3b不受影响,证明TAC3a在介导鱼类生殖调控方面起着主导的作用。(6)在完成项目研究内容的同时,我们利用了最新的基因敲除手段,在斑马鱼中敲除两个TAC3基因,成功地构建了TAC3a-/-/TAC3b-/-敲除的纯系,目前正在进行表型分析,为真正揭开NKB信号系统结构在鱼类生殖调控中的角色奠定基础。(7)在本项目的资助下,已发表了8篇SCI收录的论文,培养了2名博士研究生,3名硕士研究生,圆满地完成了项目的研究内容和指标。