鲢鱼骨骼肌肌球蛋白重链基因的cDNA克隆与表达

肌球蛋白分子含有2个约200kD的重链亚基和4个约20kD的轻链亚基，重链亚基由球状的头部（S1）和α-双螺旋的杆部（Rod）组成。在鱼类肌肉蛋白质的组成中，肌球蛋白约占肌原纤维蛋白的50％以上，并且其基因在生物进化过程中的变异性很大，以致肌原纤维蛋白性质的变化主要是由肌球蛋白的变化引起的。

鲢鱼骨骼肌轻酶解肌球蛋白基因的cDNA克隆

通过RT-PCR法和3′-RACE法从冬季和夏季鲢鱼的骨骼肌中分离到两种肌球蛋白重链同工型基因,分别命名为低温型(sc-w)和高温型(sc-s)。两种同工型基因的cDNA序列包含了部分3′-翻译区和全部3′-非翻译区,编码了鲢鱼轻酶解肌球蛋白(light meromyosin,LMM)羧基端的一部分氨基酸序列。在终止密码子的上游和下游区域,两种同工型基因之间在核苷酸序列上显示了明显的差异,其序列同源性为79.5%,推断的氨基酸序列的同源性为88.1%。根据与草鱼和鲤鱼相关同工型氨基酸序列的比对结果,发现在15个氨基酸残基位点上鲢鱼低温型(sc-w)与草鱼10℃型(gc10)一致,但两者显示了与其它同工型不同的变异,并且其中的11个位点属高度保守性残基。这些结果似乎表明了基于低温驯化的淡水鱼表达的肌球蛋白重链同工型必须在它们的初级结构上发生某些氨基酸残基的变异才能有助于其适应低温的栖息环境,在蛋白质水平上则展现出完全不同于高温栖息鱼类的肌球蛋白功能和性质。另一方面,根据分子系统树的分析结果,表明了来自相似栖息环境温度的鱼的肌球蛋白重链之间具有更近的基因距离,进一步证明了环境温度对广温性淡水鱼肌球蛋白重链的基因歧化和功能进化的影响。

基于热驯化的草鱼肌球蛋白的性质变化及其分子机理

为了探明草鱼肌球蛋白的结构和性质伴随栖息环境温度变化的时间过程及分子机理、实现对草鱼的热驯化改性,本文对冬季草鱼进行了30℃的热驯化试验。通过对不同热驯化阶段草鱼肌球蛋白Ca2+-ATPase变性速率常数(KD)的测定和对肌球蛋白的DSC分析,考察了肌球蛋白热稳定性的变化趋势;进一步运用RT-PCR考察了已知的3种草鱼肌球蛋白重链同工型基因在不同热驯化阶段草鱼肌肉中的表达模式。结果显示,热驯化至5周左右,草鱼肌球蛋白Ca2+-ATPase的KD值由热驯化前的41.8×10-4/s下降至3.25×10-4/s;DSC分析结果显示,肌球蛋白的热变性温度(Tm)由驯化前的37℃上升至43.6℃;RT-PCR结果表明,热驯化前和热驯化2周的草鱼肌肉中只表达低温型(gc-10),热驯化3至5周时,3种同工型基因都有表达,而热驯化5周以后表达的是中间型(gc-I)和高温型(gc-30),以后者居多。这些结果较清楚地证明了草鱼肌球蛋白热稳定性发生急剧变化所需的热驯化时间约为5周左右;对冬季草鱼热驯化3至5周左右;其肌肉中肌球蛋白重链同工型基因的表达模式已开始发生变化,即肌球蛋白发生重建,从而导致其热稳定性的改变。