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鱼类Kisspeptin和GnIH基因起源、进化与功能研究

张勇  李水生  刘云  刘晓春  林浩然  
【摘要】:研究表明,新型的神经内分泌因子kisspeptin与GnIH(gonadotropin-inhibitoryhormone)对哺乳动物的生殖轴起着直接而相反的调控作用,Kisspeptin刺激GtH(gonadotropin)的合成与释放,而GnIH抑制GtH的合成与释放。然而,在鱼类中,相关报道甚少。本研究利用比较基因组学技术,通过同线性分析结合分子生物学手段,在斑马鱼、金鱼中克隆得到了kisspeptin(kiss1、kiss2)与GnIH基因的cDNA序列。氨基酸序列同源比对结果显示:在脊椎动物中,kisspeptin的核心肽相对保守,而GnIH的核心肽在不同物种中则有较大的差异。比较基因组分析显示kisspeptin与GnIH基因在鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类都维持着保守的同线性结构;并且,同线性的结果表明,鱼类kiss1与kiss2基因来源于早期的基因组复制,在漫长的进化过程中,哺乳类丢失了kiss2基因。通过配体受体结合实验,证明两种kisspeptins均能激活其相关受体GPR54(GPR54a、GPR54b),启动下游通路,但却存在一定的配体-受体选择性差异。金鱼、斑马鱼组织表达模式研究显示:kisspeptins与GnIH在生殖相关组织或区域(下丘脑、垂体、性腺)均有丰富的表达,提示kisspeptins与GnIH可能参与鱼类的生殖调控。通过化学合成金鱼kisspeptins与GnIH核心肽,在体注射成熟的雌性金鱼,发现kiss1能显著刺激金鱼LH的分泌,而kiss2不能;在高剂量的状况下,GnIH亦能有效抑制金鱼LH的分泌。然而,在离体实验中,两种kisspeptin与GnIH对金鱼垂体细胞LH的分泌均没有显著的影响,提示kisspeptins与GnIH对金鱼的LH调控可能发生于下丘脑水平。以上结果表明:与哺乳动物相类似,在鱼类生殖轴中也存在kisspeptins与GnIH的正负调控系统。

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