瑞氏七鳃鳗乳酸脱氢酶（LDH）同工酶凝胶电泳分析

本文用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,对瑞氏七鳃鳗五种不同组织（骨骼肌、心、肾、肠、鳃）中ＬＤＨ同工酶进行了分析研究,结果表明,ＬＤＨ同工酶具有组织特异性,其中骨骼肌中含有五种ＬＤＨ同。酶,即ＬＤＨ１、ＬＤＨ２、ＬＤＨ３、ＬＤＨ４、ＬＤＨ５,鳃含有ＬＤＨ１和ＬＤＨ４而肾和心只含有ＬＤＨ１,肠只含有ＬＤＨ４。     

七鳃鳗遗传多样性与演化研究进展

七鳃鳗(Petromyzonidae)是目前已知最古老的脊椎动物中惟一的幸存者.对其资源保护和演化发育生物学的研究正日益受到重视.本文从染色体、蛋白质和DNA水平总结近年来七鳃鳗遗传多样性与演化方面的研究进展.重点介绍了限制性酶切片段长度多态性、DNA随机扩增多态性、DNA扩增片段长度多态性、微卫星DNA标记等技术及线粒体DNA和功能基因研究应用于七鳃鳗种群遗传多样性、遗传分化、遗传结构、种质鉴定与渔业资源管理及系统进化等方面的新进展.     

七鳃鳗血清中补体C3和VLRB介导的免疫防御

日本七鳃鳗（Lampetra japonica）属最原始的无颌类脊椎动物,是研究免疫起源与进化的重要模式生物。七鳃鳗血清中C3分子(L-C3)是其含量最高的补体成分,在补体经典激活途径和旁路激活途径中均发挥重要作用。本文通过PCR扩增获取C3分子α-γ链的基因序列,构建到原核表达载体pET-28a,成功在大肠杆菌中表达C3部分蛋白质并制备多克隆抗体。利用流式细胞术和激光共聚焦证明,L-C3分布在神经轴体的胞浆中。免疫共沉淀及细胞沉积结果显示,七鳃鳗血清中,VLRB与L-C3蛋白相互作用并共沉积于靶细胞膜表面。天然L-C3和VLRB清除实验,验证其在参与七鳃鳗血清杀伤靶细胞时发挥重要作用。本研究为七鳃鳗补体系统的研究奠定了基础,为七鳃鳗免疫起源与进化提供重要资料。     

东北七鳃鳗早期发育研究

通过开展东北七鳃鳗(Lampetra morii)胚胎、卵黄囊期仔鱼和幼鱼发育研究, 系统地描述东北七鳃鳗的早期发育形态特征和生长发育规律。研究结果表明: 东北七鳃鳗的卵裂为全裂类型, 在(18±1)℃水温下, 受精卵经卵裂期、囊胚期、原肠胚期、神经胚期、头凸期、孵出前期以及孵出期, 历时11—12d孵育出仔鱼。初孵仔鱼体重为(0.00032±0.00002) g, 全长为(0.29±0.02) cm。在卵黄囊期内, 仔鱼体重和全长随日龄的增加而增长, 吻长、眼径、眼鳃间距、口笠长、鳃前长、鳃长、头长、体长、尾长和泄殖孔长均存在异速生长现象。初孵仔鱼经过约15d(卵黄囊期)发育成幼鱼, 幼鱼卵黄囊完全吸收, 消化道贯通, 形成肠道, 开始摄食。在幼鱼期, 经5 个月的培育, 幼鱼体重和全长随月龄的增加而增长, 体色逐渐加深, 5月龄幼鱼的体重和全长分别为(0.07±0.01) g和(3.87±0.32) cm。东北七鳃鳗的早期发育研究为七鳃鳗发育生物学积累基础资料, 同时也为七鳃鳗的人工增养殖提供了科学依据, 推进七鳃鳗的模式化进程。     

运动过程的网络逻辑——从离子通道到动物行为

为了揭示神经网络在脊椎动物运动中所行使的内在功能,作者开发了七鳃鳗这种低等脊椎动物模型。在这套系统中,不仅可以了解到运动模式生成网络以及激活此网络的命令系统,同时还可以在运动中研究方向控制系统和变向控制系统。七鳃鳗的神经系统有较少的神经元,而且运动行为中的不同运动模式可以由分离的神经系统所引发。模式生成神经网络包括同侧的谷氨酸能中间神经元和对侧的抑制性甘氨酸能中间神经元。网络中的突触连接、细胞膜特性和神经递质都也已经被鉴定。运动是由脑干区域的网状脊髓神经元所引起,而这些神经元又是被问脑和中脑分离的一些运动命令神经元群所控制。因此,运动行为最初是由这两个“运动核心”所启动。而这两个运动核心被基底神经节调控,基底神经节即时地做出判断是否允许下游的运动程序启动。在静止情况下基底神经节的输出核团维持对下游不同运动核心的抑制作用,反之则去除抑制活化运动核心。纹状体和苍白球被认为是这个运动抉择系统的主要部件。根据“霍奇金一贺胥黎”模型神经元开发了这套网络模型,不同的细胞具有各自相应的不同亚型的钠、钾、钙离子通道和钙依赖的钾通道。每个模型神经元拥有86个不同区域模块以及其对应的生物学功能,例如频率控制、超极化等等。然后根据已有实验证据,利用突触将不同的模型神经元相连。而系统中的10000个神经元大致和生物学网络上的细胞数量相当。突触数量为760000。突触类型有AMPA、NMDA、glycine型。有了这样大规模的模型,不仅可以模拟肌节与肌节之间的神经网络,还可以模拟到由基底神经节开始的行为起始部分。此外,这些网络模拟还被用于一个神经机械学模型来模拟包含有推进和方向控制部分的真实运动。     

海七鳃鳗(Petromyzon marinus)anoctaimin-1蛋白的生物信息学分析

七鳃鳗是现存的最原始的无颌类脊椎动物之一,也是连接无脊椎动物与脊椎动物的重要环节,对生物的起源与进化有很高的研究价值。anoctamin-1蛋白(ANO1)是一种重要的跨膜蛋白,与细胞内阴离子的跨膜运输相关。以海七鳃鳗为例,利用不同软件对海七鳃鳗ANO1蛋白的理化性质、结构域、蛋白结构特征、物种进化保守性以及系统进化关系进行生物信息学分析表明:海七鳃鳗ANO1的开放阅读框为2 373 bp,编码791个氨基酸,属于anoctamin蛋白家族,具有7个跨膜区;二级结构含有无规则卷曲、α螺旋和β折叠。将海七鳃鳗与其他物种的ANO1氨基酸序列进行同源比对,并构建系统进化树,以确认海七鳃鳗ANO1基因的保守性和进化地位。对ANO1基因及蛋白的生物信息学分析为ANO1基因及蛋白的相关研究提供了重要的信息基础。     

日本七鳃鳗(Lampetra japonica)口腔腺表达序列标签(EST)分析

以日本七鳃鳗口腔腺为材料,构建库容量为2.1×106pfu/mL的cDNA文库。通过对文库中克隆子的序列测定和生物信息学初步分析,得到1323条有效EST序列。经BlastX及BlastN软件进行同源对比分析,653条(49.36%)EST可在蛋白质或核苷酸水平上找到同源序列,其中328条与七鳃鳗科物种同源。同源序列功能分类大致分为11类,与蛋白质合成有关的蛋白所占比例最大。1323条EST进行片段重叠群分析(contig analysis)获得包括547条序列在内的162组片段重叠群并确定了8条全长cDNA。日本七鳃鳗口腔腺cDNA文库以及EST文库的成功构建,为研究日本七鳃鳗口腔腺的功能基因和蛋白质组学奠定了基础。     

七鳃鳗Lja-SHP2分子鉴定、重组表达及免疫学研究

高等脊椎动物的蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2(SH2 domain-containing protein-tyrosine phosphatase-2)由ptpn11基因编码,催化酪氨酸残基去磷酸化,与其他能催化酪氨酸磷酸化的蛋白酪氨酸激酶共同调节机体内多种信号通路的信号传导。以往研究表明,SHP2在高等脊椎动物T细胞和B细胞的激活与信号转导过程中起着重要作用。为了研究无颌类脊椎动物日本七鳃鳗(Lampetra japonica)中与SHP2同源的分子——Lja-SHP2在免疫应答反应中的作用,本研究通过PCR扩增获取其Lja-SHP2开放阅读框序列,并构建到原核表达载体pET-32a中,成功在大肠杆菌中实现重组蛋白表达并制备了其兔源多克隆抗体。用混合菌免疫刺激日本七鳃鳗后,通过实时荧光定量PCR和免疫印迹方法检测了Lja-SHP2在日本七鳃鳗免疫相关组织中mRNA和蛋白水平表达谱。结果显示,混合菌免疫刺激后,Lja-SHP2 mRNA和蛋白表达在外周血白细胞和髓样小体中无显著变化,而在鳃组织中显著性上调(P<0.05),说明Lja-SHP2在混合菌刺激后主要参与了鳃组织的免疫应答反应。为了进一步探究Lja-SHP2与淋巴细胞亚群免疫应答反应的相关性,本研究分别使用B细胞有丝分裂原脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)和T细胞的有丝分裂原植物凝集素(phytohemagglutinin,PHA)免疫刺激日本七鳃鳗。经LPS免疫刺激后,与对照组相比,白细胞中Lja-SHP2蛋白表达显著上调,鳃组织和髓样小体没有显著性差异表达;但经PHA免疫刺激后,与对照组相比,白细胞、鳃组织和髓样小体3种组织中Lja-SHP2均有上调,尤其在白细胞中上调最为显著,大约是对照组的2.5倍,说明Lja-SHP2参与了日本七鳃鳗由PHA介导的免疫应答反应。由于PHA能刺激日本七鳃鳗鳃组织中VLRA+淋巴细胞的活化,这表明Lja-SHP2可能参与了PHA介导的VLRA+淋巴细胞亚群的免疫应答反应。上述研究结果为进一步探索Lja-SHP2在七鳃鳗免疫应答过程中的功能奠定了基础,也为揭示SHP2分子家族的系统发生及探索高等脊椎动物适应性免疫系统的早期发生及其进化历程提供一定的线索。     

七鳃鳗——铁代谢研究的极佳模型

七鳃鳗历经5亿年的进化历程,所处的自然环境具有低温及铁含量较高等特点,且在变态发育过程中组织结构和生命机制已经发展出其独特的适应性的进化方式,这为人们进一步研究生命起源和进化提供了新的方向。铁是人体必需的营养素之一,在代谢过程中发挥重要的作用,但当过量时可能导致铁中毒。七鳃鳗体内游离铁含量很高,如变态前幼体的血清铁浓度是人类正常男性的149倍,幼体肝中的铁含量约是人类正常含量的2～3倍。七鳃鳗具有完备的生物化学系统耐受体内高浓度的游离铁,铁稳态的重要基因如转铁蛋白、铁蛋白重链、超氧化物歧化酶等基因高表达,提升了铁转运、铁储存及抗氧化能力。七鳃鳗具有IRE/IRP调控系统,是适应组织内高铁环境的重要保护机制。此外,七鳃鳗在变态发育过程中逐渐形成口腔腺,成为独特的铁代谢器官。本文主要介绍了七鳃鳗各组织铁的分布及适应体内高铁含量的潜在机制,为后续寻找调控铁代谢分子机制提供理论基础。     

富含半胱氨酸分泌蛋白生物学功能的研究进展

富含半胱氨酸分泌蛋白(cysteine-rich secretory proteins,CRISPs)包含众多不同起源的蛋白质,其大部分成员功能未知。近年来研究发现,哺乳动物中的CRISP家族各成员主要存在于生殖道中,在精子的成熟、精卵融合以及免疫系统中发挥着非常重要的作用,并且其表达水平的改变与人类多种重大疾病密切相关,有望成为某些疾病理想的生物标记物和药物靶点;而非哺乳动物中的CRISP家族成员则主要存在于腺体的分泌液中,能够阻断Na+、K+、Ca2+及环核苷酸门控通道,并与炎症反应密切相关。近来,作者所在实验室从低等无颌类脊椎动物七鳃鳗的口腔腺中分离纯化出富含半胱氨酸分泌蛋白,其与CRISP家族成员具有较高的同源性。该文针对CRISP家族成员生物学功能的最新进展做了分析归纳,并指出了相关研究的发展趋势。     

日本七鳃鳗(Lampetra japonica)VLRB的克隆表达及单克隆抗体制备

七鳃鳗(Lampetra japonica)和盲鳗(Hyperotreti)作为现存的无颌类脊椎动物的代表,其适应性免疫系统中的受体分子与哺乳动物的抗原受体分子不同,这种独特的受体分子称为可变淋巴细胞受体VLRs(Variable lym-phocyte receptors)。目前VLRs分为3类,分别是VLRA、VLRB、VLRC,而VLRB由七鳃鳗类B淋巴细胞产生,是其体液免疫中主要成分,与IgM结构和功能类似。文章对日本七鳃鳗VLRB基因保守的C末端进行克隆、原核表达和重组蛋白纯化后,免疫Balb/c小鼠,通过细胞融合及间接酶联免疫吸附实验(Enzyme-linked immu-nosorbent assay,ELISA)筛选技术得到针对VLRB保守区的单克隆抗体细胞株。将杂交瘤细胞接种小鼠腹腔得到大量的单抗腹水,经Protein G亲和纯化后的单抗进行ELISA与Western blotting检测。经ELISA检测抗体效价为1:40000。Western blotting结果显示该单克隆抗体能够特异的检测重组VLRB蛋白及七鳃鳗血清中分泌型VLRB。流式细胞实验证明该单抗能特异识别七鳃鳗类淋巴细胞表面表达的膜型VLRB。VLRB单克隆抗体的成功制备和建株,为研究日本七鳃鳗基于VLR的适应性免疫系统提供了重要的工具。     

日本七鳃鳗物种特异性microRNAs及其前体的识别与验证

MicroRNAs(miRNAs)对参与多种生物代谢过程的基因在转录及转录后水平进行负调控。近年来,随着深度测序及芯片技术的应用,有关miRNA的发现和功能分析在植物和动物中得到广泛研究。文章利用第二代测序技术对日本七鳃鳗(Lampetra japonica)白细胞的小RNA进行了高通量测序,共得到5 207 787条小RNA序列,其中4 739 346条序列可以拼接为10 989种mi RNA变体。基于序列相似性分析,发现这10 989个变体序列与306个已知的保守mi RNA家族成员序列相匹配;其中,6个保守miRNA家族成员呈极高丰度表达,表明mi RNA在物种间具有保守性。70个未注释序列被预测为新的miRNA。通过miRNA微阵列技术鉴定与验证了34个新预测的mi RNA在免疫处理的日本七鳃鳗白细胞中表达,其中16个mi RNA前体的最低折叠自由能系数大于0.85,说明日本七鳃鳗存在特异性miRNA。这些物种特异性miRNAs的存在可能在日本七鳃鳗的白细胞生长、发育和对疾病的反应中发挥重要的调控作用。     

七鳃鳗口腔腺蛋白质功能的研究进展

寄生期的七鳃鳗为水中"吸血鬼",依靠吸食宿主血肉为生。近年来,陆续有研究报道从七鳃鳗口腔腺分泌液中鉴定出多种与抗凝、免疫逃逸、抗血管新生、镇痛以及氧化应激等有关的活性蛋白质。明确七鳃鳗口腔腺内活性蛋白质的特性及生物学功能将有助于阐明七鳃鳗独特的寄生机制,并为这些活性蛋白质的应用奠定理论基础。     

野生型rLj-RGD3基因重组突变体rLj-112分子克隆及对HeLa细胞活性影响

为研究突变体rLj-112蛋白的抗肿瘤活性,人工合成七鳃鳗野生型rLj-RGD3蛋白和突变型rLj-112蛋白,通过比较两种蛋白质的抗增殖、迁移和促凋亡的活性,确定突变体rLj-112蛋白的生物学意义及地位。采用MTT方法检测不同浓度的rLj-112蛋白对HeLa细胞增殖的抑制作用。结果表明,rLj-112蛋白能显著抑制HeLa细胞的增殖,且IC50为4.3 μmol/L。使用Transwell细胞培养板对bFGF诱导的HeLa细胞迁移实验表明,rLj-112蛋白能抑制HeLa细胞的迁移。rLj-112蛋白作用后,HeLa细胞经Hoechst33258和AnnexinV-FITC染色结果显示,细胞均凋亡。流式细胞仪进一步证明,rLj-112蛋白能诱导HeLa细胞发生凋亡,且呈剂量依赖性。由此可见,与野生型rLj-RGD3蛋白比较,突变型rLj-112蛋白有较高的细胞毒性作用,具有抗肿瘤的功能,有望应用于抗肿瘤基因工程药物的开发,具有重要的生物学意义。     

日本七鳃鳗类淋巴细胞的分离及细胞学特征

为分离纯化并鉴定日本七鳃鳗(Lampetra japonica)血液中的类淋巴细胞,采用Ficoll密度梯度离心法分离出单个核细胞层,并得到分离单个核细胞层的最佳分离液比重为1.092。利用流式细胞仪对分离到的单个核细胞层细胞进行分选,根据细胞的前向光及侧向光散射特征成功分选出类淋巴细胞,分选效率为95.68%,每毫升外周血可分离纯化得到类淋巴细胞2.4×106个。通过透射电镜观察七鳃鳗类淋巴细胞,细胞为圆形或椭圆形,细胞表面有突起、无微绒毛,胞质内含有板状嵴线粒体、粗面内质网、游离核糖体和液泡等。淋巴细胞异质性实验结果表明,日本七鳃鳗血液白细胞中尚未发现T淋巴细胞、B淋巴细胞的分化。     

Phylogenetic analysis of 48 gene families revealing relationships between Hagfishes, Lampreys, and Gnathostomata

It has become clear that the extant vertebrates are divided into three major groups, that is, hagfishes, lampreys, and jawed vertebrates.Morphological and molecular studies, however, have resulted in conflicting views with regard m their interrelationships. To clarify the phylogenetic relationships between them, 48 orthologous protein-coding gene families were analyzed. Even as the analysis of 34 nuclear gene families supported the monophyly of cyclostomes, the analysis of 14 mitochondrial gene families suggested a closer relationship between lampreys and gnathostomes compared to hagfishes. Lampreys were sister group of gnathostomes. The results of this study sup-ported the eyclostomes. Choice of outgroup, tree-making methods, and software may affect the phylogenetic prediction, which may have caused much debate over the subject. Development of new methods for tackling such problems is still necessary.     

日本七鳃鳗消化系统显微与超微结构

采用光镜和电镜技术研究日本七鳃鳗(Lampetra japonica)消化系统的组织结构。结果显示,日本七鳃鳗食道褶皱处黏膜上皮为复层立方上皮,褶皱基部为变移上皮。由于生活方式的特化,其胃退化。前肠、中肠和后肠黏膜上皮均为单层柱状上皮,其中并未发现杯状细胞,有肠腺,肠上皮有密集的纤毛,上皮细胞内各种细胞器均较丰富,肌纤维斜行。肝小叶界限不清,肝内无胆管。内分泌性胰由若干个大小不等和形状不定的细胞团组成。口腔腺上皮细胞高柱状,游离端充满酶原颗粒和微管泡系,细胞间有分泌小管。日本七鳃鳗消化器官的组织结构特点与其特殊的取食方式和进化地位密切相关。