海水硬骨鱼快慢肌差异的分子调控研究取得新进展

来源：黄海水产研究所2022-05-05 15:14

中国水产科学研究院黄海水产研究所渔业资源分子生态学研究团队开展了一系列硬骨鱼快慢肌差异的分子调控机制研究。

动物肌肉的发育和调控是生物学领域的研究热点之一。它是最古老的脊椎动物，居住在水生环境中。其骨骼肌不仅是结构组织和运动器官，也是人类重要的食物来源。根据收缩速度的不同，鱼的骨骼肌大致可以分为快肌和慢肌。快肌主要负责能量代谢和爆发性运动，慢肌主要负责维持有氧呼吸和抗疲劳连续游泳。所以游泳能力不同的鱼，表现出骨骼肌类型的多样性和差异性。阐明快慢肌发生和分化的分子调控机制是揭示硬骨鱼类多样骨骼肌类型生理生态适应的前提，可以为中上层海洋中上层洄游鱼类资源的圈养驯化提供理论指导。

中国科学院黄海水产研究所分子生态学研究团队开展了一系列硬骨鱼类快慢肌差异的分子调控机制研究。利用RNA-seq技术和无标记定量技术，对远洋鱼类的代表物种之一齿伪圆蛛的快肌和慢肌进行了转录组和蛋白质组的分析和比较。在mRNA和蛋白质水平上同步分析了快肌和慢肌的分子差异，获得了许多重要的发现。相关研究成果发表在国际学术期刊《PeerJ》和《海洋科学前沿》上。

通过对比分析快肌和慢肌转录组和蛋白质组的分子特征和差异，发现：

(1)两种肌型之间有2862个差异表达基因(慢肌高表达1419个，快肌高表达1443个)，主要集中在肌肉收缩、氧化磷酸化、脂肪酸代谢和糖酵解。

(2)两种肌型间有471个差异表达蛋白(慢肌422个，快肌49个)，主要是与肌纤维结构和能量代谢相关的蛋白。

(3)转录组-蛋白质分析表明，mRNA与蛋白质的多重变化之间的线性关系较弱，这表明转录后调控在黄鳝骨骼肌蛋白质的表达中普遍存在。

(4)肌纤维结构蛋白的分析表明，慢肌纤维和快肌纤维的主要结构蛋白相似，但存在特定的肌纤维蛋白亚型，它们的特定表达可能是快肌纤维和慢肌纤维结构差异的关键。

(5)对脂肪酸代谢、糖酵解、TCA循环、氧化磷酸化等能量代谢途径所涉及的关键因素的进一步分析表明，两种肌肉类型之间存在几种关键酶的mRNA和蛋白质水平的共表达差异，这可能是快慢肌肉能量代谢差异的关键。

这些发现丰富和深化了对硬骨鱼肌纤维结构和能量代谢差异的分子调控机制的认识。

本研究得到了山东省重大科技创新项目(2018SDKJ0302)、国家(42076132)和国家现代农业产业技术体系(CARS-47)的支持。王浣博士是这项研究成果的第一作者，刘淑芳研究员是通讯记者。

黄颡鱼骨骼肌快肌和慢肌转录组和蛋白质组的比较分析

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