γ谷氨酰环化转移酶对斑马鱼早期发育的影响

作者:段小海;宋焱龙;胡炜 刊名:水生生物学报 上传者:孙海棠

【摘要】γ谷氨酰环化转移酶(γ-Glutamyl cyclotransferase,GGCT)是谷胱甘肽循环过程中催化L-γ-GlutamylL-amino acid分解为L-amino acid和5-oxoprodline的关键酶,在防止细胞氧化性损伤中发挥重要作用。研究以斑马鱼为模型,利用吗啡啉(Morpholino,MO)敲降GGCT,发现早期胚胎发育出现脑部发育缓慢、尾短弯曲和环心室水肿等异常表型,原位杂交检测发现脑发育相关标记基因shha、wnt8b与fgf8的表达发生改变。体外转录ggct-m RNA与GGCT-MO共注射,畸形率降低,部分脑部标记基因表达回复正常。此外,使用化学阻断剂阻断GGCT上游的γ谷氨酰转肽酶(γ-Glutamyl transpeptidase,GGT)和下游的5羟脯氨酸酶,斑马鱼胚胎产生发育停滞和水肿表型。敲降GGCT和阻断GGT都降低了胚胎的谷胱甘肽(Glutathione,GSH)的含量,研究表明γ谷氨酰环化转移酶可能通过谷胱甘肽循环在斑马鱼早期胚胎发育过程发挥重要作用。

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第39卷 第2期 水生生物学报 Vol. 39, No.2 2015 年 3 月 ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA Mar., 2 0 1 5 收稿日期: 2014-04-14; 修订日期: 2014-10-25 基金项目: 国家自然科学基金(31325026); 淡水生态与生物技术国家重点实验室(2011FBZ21)资助 作者简介: 段小海(1989—), 女, 湖北黄冈人; 硕士研究生; 研究方向为遗传学。E-mail: duanxiaohai@yeah.net 通信作者: 胡炜, E-mail: huwei@ihb.ac.cn doi: 10.7541/2015.37  谷氨酰环化转移酶对斑马鱼早期发育的影响 段小海1, 2 宋焱龙1, 2 胡 炜1 (1. 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室, 武汉 430072; 2. 中国科学院大学, 北京 100049) 摘要:  谷氨酰环化转移酶(γ-Glutamyl cyclotransferase, GGCT)是谷胱甘肽循环过程中催化 L-γ-Glutamyl- L-amino acid 分解为 L-amino acid 和 5-oxoprodline 的关键酶, 在防止细胞氧化性损伤中发挥重要作用。研究以斑马鱼为模型, 利用吗啡啉(Morpholino, MO)敲降 GGCT, 发现早期胚胎发育出现脑部发育缓慢、尾短弯曲和环心室水肿等异常表型, 原位杂交检测发现脑发育相关标记基因 shha、wnt8b 与 fgf8 的表达发生改变。体外转录 ggct-mRNA 与 GGCT-MO 共注射, 畸形率降低, 部分脑部标记基因表达回复正常。此外, 使用化学阻断剂阻断 GGCT 上游的 谷氨酰转肽酶(γ-Glutamyl transpeptidase, GGT)和下游的 5 羟脯氨酸酶, 斑马鱼胚胎产生发育停滞和水肿表型。敲降GGCT和阻断GGT都降低了胚胎的谷胱甘肽(Glutathione, GSH)的含量, 研究表明 谷氨酰环化转移酶可能通过谷胱甘肽循环在斑马鱼早期胚胎发育过程发挥重要作用。 关键词:  谷氨酰环化转移酶; 斑马鱼; 早期发育; 吗啡啉; 谷胱甘肽 中图分类号: Q344+.1 文献标识码: A 文章编号: 1000-3207(2015)02-0281-06 谷胱甘肽(GSH)是细胞内最重要的抗氧化和抵抗自由基的物质, 与许多生理生化反应密切相关, 比如细胞信号的转导, 外源物的代谢和硫醇二硫化转换作用等。谷胱甘肽不仅保护细胞膜免受超氧化合物的攻击, 同时维持含硫醇基团蛋白质的还原性, 以维持它们正确的生物学功能, 当细胞不能保持谷胱甘肽正常含量时其生物学功能会遭受不可逆的破坏[1]。细胞还原性的维持对于细胞凋亡、细胞分化、细胞凋亡、基因表达以及表观遗传修饰都具有重要意义。胚胎发育过程中涉及一系列高度控制的细胞增殖和分化过程, 却对各种内源和外源氧化性物质很敏感。许多的研究都证实, GSH 的浓度、GSH 在细胞核的定位与细胞周期的调控、细胞分化密切相关[2]。最新的研究显示 GSH 很有可能是一种新的内分泌因子[3]。 生物体内通过谷胱甘肽循环合成和分解谷胱甘肽, 参与谷胱甘肽循环的共有 6 个酶, 其中参与谷胱甘肽合成的酶有 5 羟脯氨酸酶、谷氨酰半胱氨酸合成酶、谷胱甘肽合成酶和转肽酶, 参与谷胱甘肽 分解的酶有谷氨酰环化转移酶(GGCT)和谷氨酰转移酶(GGT)。GGCT 最早于 1972 年在大鼠的组织匀浆中发现[4],

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