一种新型鱼类生殖负调控因子的发现与功能研究

通过分析鱼类基因组，发现一种新型的神经内分泌因子（NPLP）基因，在斑马鱼、金鱼中克隆到其全长cDNA序列，初步的研究结果表明：NPLP在鱼脑中大量表达，其成熟肽能有效地抑制金鱼的LH释放，提示在鱼类中可能存在一个由NPLP介导的生殖轴负调控系统。本项目采用生物信息学、组织学、生理学和分子生物学技术相结合的方法，深入开展NPLP对鱼类生殖系统调控的功能研究。通过离体孵育和在体注射方法，检测NPLP多肽对垂体激素合成与释放的作用；运用原位杂交及免疫组织化学方法，进行NPLP基因在脑中的表达定位，并研究NPLP与 GnRH神经元之间的联系；检测NPLP多肽在下丘脑水平对 GnRH的合成与分泌的影响，并研究它们对GtH释放调控的相互作用关系。本项目丰富我们对鱼类神经内分泌分子调控网络的认识，对于深入理解鱼生殖类神经内分泌调控机理的具有重要意义。

鱼类生殖受“脑/下丘脑-脑垂体-性腺”轴调控，脑垂体产生促性腺激素（GtH）在生殖调控中起主导作用。下丘脑分泌促性腺激素释放激素（GnRH）刺激GtH释放。促性腺激素作用于性腺，增加性腺类固醇激素的合成与分泌，促进性腺发育成熟、配子生成排放。促性腺激素的合成与分泌受到神经内分泌的双重调控。我们通过生物信息学分析，在鱼类基因组中发现一个保守基因(NPLP)，通过基因同线性分析，我们发现这个基因亦存在于鸟类、哺乳类等其他类群的基因组中，在人类基因组中命名为 Spexin (SPX)。SPX基因编码的蛋白质序列具有神经肽前体蛋白的典型特征，如信号肽，前体蛋白剪切位点以及在不同物种相对保守的成熟肽，而且 SPX 的成熟肽在各个物种之间极其保守，鱼类 SPX 与其他物种仅相差一个氨基酸。我们以斑马鱼和金鱼作为研究对象，克隆了其编码基因，并分析了其基因结构和启动子，通过在体注射和离体孵育的方法进行了功能研究。结果表明，SPX 在金鱼前脑，中脑，下丘脑和垂体中均有表达。人工合成的 SPX 能以剂量依存的方式显著抑制金鱼垂体细胞促性腺激素（LH）的分泌，在体注射 SPX 也能显著地降低金鱼血清中 LH 的水平；卵巢切除后，SPX基因表达显著升高，但补充雌激素E2 可以消除；另外，我们发现金鱼摄食后，SPX 基因的表达会升高，在体IP 注射SPX能以剂量依存的方式显著抑制金鱼的摄食，脑室 ICV 注射 SPX 还具有抑制金鱼进食和改变金鱼摄食行为的作用；进一步的研究发现，SPX 还能抑制促摄食因子神经肽 NPY 对金鱼的促摄食作用。上述结果表明，SPX作为在鱼类脑-垂体轴中存在的重要神经内分泌调控因子，对鱼类生殖和摄食能量转换的起着重要的调控作用，也是一种促性腺激素抑制激素。项目按计划完成，共发表SCI论文6篇，申请专利1项，参加国际会议1次，国内会议1次。