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    華大海洋
    BGI·Marine
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    華大海洋聯合發表魚類鉀離子通道蛋白KCNK3綜述論文
    日期:2021-12-16

    近日,華大海洋與內江師范學院合作,在國際學術期刊Frontiers in Marine Science上聯合發表綜述論文[1](圖1)。 

    該論文結合華大海洋前期在淡水肉食性烏鱧[2]、廣鹽雜食性尼羅羅非魚[3]和海水植食性黃斑藍子魚[4]中KCNK3的系列研究成果,總結了不同魚類KCNK3的生理調節功能,為魚類分子輔助育種提供了重要支持。

    圖1 魚類KCNK3綜述論文 

    該綜述論文回顧了鉀離子通道蛋白(KCNK3)在魚類中的研究進展,并結合華大海洋前期在KCNK3的系列研究成果,從基因拷貝數變異情況、組織分布特征、系統發育歷史以及生理適應等方面,系統地總結了不同魚類KCNK3在心臟起搏、滲透壓調節、能量穩態維持和高不飽和脂肪酸代謝等方面的生理調節功能。 

    論文首先梳理了鉀離子通道蛋白家族的研究現狀及分類情況。到目前為止,鉀離子通道蛋白家族總共包括TALK (TALK1, TALK2, TASK2), TASK (TASK1, TASK3, TASK5), TREK (TREK1, TREK2, TRAAK), TWIK (TWIK1, TWIK2, KCNK7), THIK (THIK1, THIK2)和TRESK六個亞家族。這些家族成員的生理功能在哺乳動物中的研究較多,而魚類中卻知之甚少。其中,鉀離子通道蛋白KCNK3 (TASK1)具有廣泛的分布特征和重要的生理功能,被認為在魚類分子輔助育種方面具有潛在的應用前景[1,4]。 

    隨后,結合華大海洋前期在該領域的系列研究成果[2-4],論文回顧了KCNK3在魚類中的研究進展,并對該通道蛋白的生理功能進行了總結和討論。 

    研究人員利用比較基因組學、蛋白多序列比對、蛋白三維結構預測和系統發育分析等方法對脊椎動物kcnk3基因拷貝的變異情況進行了綜合分析。結果表明,哺乳類、鳥類、爬行類和兩棲類動物有且僅有1個kcnk3基因,而不同魚類中均有2個kcnk3基因拷貝。兩個kcnk3基因在魚類中廣泛存在的現象(圖2),可能與硬骨魚類特有的基因組復制事件密切相關。 

    圖2 魚類kcnk3基因的遺傳共線性分析 

    研究人員利用實時熒光定量PCR技術,也檢測到2個kcnk3基因在斑馬魚、烏鱧、羅非魚和黃斑藍子魚的組織差異性分布特征[2-4]。它們在上述不同魚類的眾多組織中存在廣泛表達,其中心臟、腦、鰓、性腺和肌肉中的表達量較高,暗示這2個基因在這些組織中具有重要的生理作用。 

    斑馬魚中的研究顯示,敲除2個kcnk3基因可導致斑馬魚心率降低、心房和心室直徑變大,從而表明KCKN3在維持心臟功能方面具有重要作用。烏鱧中的研究結果[2]表明,不同營養狀態都能顯著調控kcnk3基因的表達, 也就是說KCKN3在維持能量代謝和攝食調節方面也具有重要作用。此外,尼羅羅非魚中的研究結果[3]顯示,不同鹽度環境能顯著影響kcnk3基因的表達,從而表明魚類KCKN3還參與滲透壓調節。黃斑藍子魚中的研究[4]進一步證實了KCNK3的滲透壓調控作用,還發現其參與高不飽和脂肪酸的代謝調控過程。 

    總之,該綜述論文系統梳理了鉀離子通道蛋白KCKN3在魚類中的研究進展,并從遺傳變異、系統進化、組織分布和功能特征等多個維度進行總結與討論。相關成果拓展了人們對魚類KCKN3功能的認識,為今后魚類相關研究提供重要的理論參考。同時,作為新發現與重要性狀相關聯的分子標記[3-4],kcnk3基因可作為魚類分子輔助育種(如廣鹽性新品種培育)的重要潛在靶點。 

    關于作者 

    內江師范學院文正勇博士(原華大海洋研究院2018級博士生)為論文第一作者兼通訊作者,華大海洋研究院院長石瓊教授為論文共同通訊作者。 

    參考文獻 

    [1] Wen Z.-Y. et al. Frontiers in Marine Science, 2021, 8: 816861.

    [2] Wen Z.-Y. et al. General and Comparative Endocrinology, 2019, 281: 49-57.

    [3] Wen Z.-Y. et al. Genomics, 2020, 112(3): 2213-2222.

    [4] Wen Z.-Y. et al. General and Comparative Endocrinology, 2020, 296: 113546.