背景補充:
有很多環境因素(PH,溫度,溶解氧,鹽度)會危害甲殼類動物的分布,生理過程甚至生存。我們這裡討論鹽度對於甲殼類動物的影響。
鹽度對於海岸帶,河口地區生物是較為關鍵的環境因素。海岸帶(海洋與陸地交界的過渡帶),河口地區(海水與淡水交匯和混合的部分封閉的沿岸海灣)的位置,都是過渡帶,鹽度會不斷地發生變化。
影響鹽度的原因:人為和自然原因
自然:1.潮間帶和河口地區的鹽度會因潮汐波動、颱風、極端乾旱或暴雨而發生劇烈變化。2.洄遊過程中應對不同的鹽度變化,根據不同的目的可以分為生殖洄遊,索餌洄遊,越冬洄遊。
人為:1.CO2的大量排放,冰川融化,導致海平面上升,會使一些低洼地區被淹沒,引起鹽度的改變;2. 人工養殖,在室內孵化場中,環境因素可以得到很好的控制。當幼蟲長成幼仔後,它們會立即被播種到天然泥灘,那裡的鹽度可能與孵化場有顯著不同。(多對於貝類動物而言)
本文涉及的四種物種:三疣梭子蟹,縊蟶都屬於重要的經濟養殖物種,適宜的鹽度養殖會產生更多的經濟效益;南美白對蝦與擬穴青蟹都是廣鹽性物種,可以從實驗中判斷鹽度對其生長是否有影響。因此鹽度對這四個物種研究很有意義。
材料與方法
樣品收集與實驗
RNA提取與文庫構建
測序與組裝
功能注釋與分析
差異基因分析
Q-PCR驗證
值得借鑑的是:在探究鹽度對擬穴青蟹影響時對於它行為學做了分析(體長變化,攝食情況變化),以及組織學(鰓絲的變化)
結果討論
研究的不同器官
鰓:滲透調節作用,調節離子運輸
肝胰腺:營養物質儲存,免疫解毒
鰓與肝胰腺中都出現顯著變化的通路
01 信號傳導
02 細胞凋亡
03能量代謝
01信號傳導
受到低鹽脅迫→信號通路傳導信號→相應組織接收信號→做出應對,維持機體穩態
1. Wnt信號通路 南美白對蝦在注射了白斑症候群病毒後,肝胰腺中顯著變化
羅氏沼蝦被副溶血性弧菌感染後,其肝胰腺中也有顯著變化
2. Foxo信號通路 調節細胞周期與細胞死亡的。在三篇文章中都提及此通路發生顯著變化。在哺乳動物中,H2O2誘導的低水平氧化應激中可激活Foxo信號通路,但對Foxo在甲殼類動物中的研究尚不多見。
3. AMPK信號通路 硬脂醯Coa去飽和酶(SCD);肉毒鹼o -棕櫚基轉移酶1(CPT),【脂肪酸β氧化中起重要作用,可以提供能量應對不良環境】;絲氨酸/蘇氨酸激酶(mTOR)
02細胞凋亡
清除細胞內環境應激誘導的氧化、損傷和錯誤摺疊的蛋白主要有兩種途徑,泛素-蛋白酶體系統和自噬-溶酶體
1.泛素蛋白酶體系統:真核生物中主要的細胞溶質蛋白水解系統,在細胞周期控制、凋亡、轉錄、炎症、蛋白質量控制、信號轉導等許多生物學過程中具有重要作用。
2.自噬作用:一種主要的保護機制,使細胞在多種應激和潛在損傷下存活下來。
03能量代謝
與此相關的基因【細胞色素c氧化酶, 精氨酸激酶, ATP合成酶, 幾丁質酶, 磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)】
細胞色素C氧化酶
細胞色素c氧化酶作為電子傳遞鏈的末端酶,可以催化O2還原為水並釋放自由能。在適應不同的鹽度後,細胞色素c氧化酶活性也隨之增加。因此耗氧量是評估能量利用的良好指標。
PEPCK
催化不可逆的糖異生過程(催化草醯乙酸生成磷酸烯醇丙酮酸),在維持葡萄糖穩態。
葡萄糖水平低和PEPCK上調,推測可能是大量消耗葡萄糖來支持能量消耗以維持生命體正常。
鰓中顯著變化的通路
01 Na+ / K+ -ATPase
02胺基酸合成代謝
03單純皰疹感染
01 Na+ / K+ -ATPase
在低鹽脅迫下,生物胺合成酶如鳥氨酸脫羧酶被激活產生生物胺。生物胺刺激腺苷酸環化酶,增加細胞內的cGMP濃度,第二信使偶聯蛋白激酶 (PKA),蛋白激酶的磷酸化激活Na+/K+- ATP酶等離子轉運體,促進Na+通過細胞膜進入血淋巴,最終達到滲透平衡。
02胺基酸合成代謝(甘氨酸,絲氨酸,蘇氨酸代謝,精氨酸生物合成)
鹽度變化下,穀氨酸與穀氨醯胺的不斷轉化證明,它們在滲透調節中起重要作用。
03單純皰疹感染
此通路中發現兩種基因
(NF-κB) (IκBα)
☞NF-κB是一種蛋白質複合體
控制轉錄DNA,細胞因子的生產和細胞生存,參與細胞對生物或非生物刺激的反應。
受到環境的壓力時,可以激活NF-κB誘導有DNA結合位點的特定基因結合到NF-κB附近,這將導致炎症或免疫反應,細胞生存反應或細胞增殖。
☞IκBα是NF-κB抑制因子
NF-κB的表達也要取決於IκBα。
新合成的IκBα再抑制NF-κB,從而形成一個自動反饋迴路,從而導致NF-κB活動的波動與穩定。
總結:
關於鹽度脅迫,甲殼類動物研究較多的是在滲透調節中起重要作用的鰓,對於與免疫相關的肝胰腺研究不多。
鹽度刺激下,不同的器官也會在同一生理過程中起作用。
甲殼類動物在鹽度刺激下富集的通路在軟體動物中也有發現,推測甲殼類動物的研究也許可以借鑑縊蟶等軟體動物的研究。