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Eya3在光周期调控黑线仓鼠繁殖活动中的作用

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2024-10-02 23:29

摘要：

季节性繁殖动物通过感知环境因素的季节性变化来调控其生理状态和行为活动,从而适应随季节变化的生存和繁殖的外部环境条件。其中,光周期是调控动物季节性繁殖活动的主要环境因素之一。哺乳动物的季节性繁殖活动主要受下丘脑-垂体-性腺轴的调控,同时在外界生态因子和内部下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)之间存在复杂的神经内分泌调控网络作用,TSH-DIO2/DIO3系统就是其中之一,此系统也参与光周期对哺乳动物季节性繁殖活动的调控过程。在垂体结节部(PT)表达的TSHB(促甲状腺激素β亚基)是在TSH-DIO2/DIO3系统中发挥调控作用的重要因子,而Eya3(eyes absent 3)是调控TSHB表达的转录因子,也参与了这一调控通路。黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)是我国华北平原的主要农田害鼠,繁殖力强,危害大,是典型的季节性繁殖动物,其种群数量波动受季节性繁殖活动的影响。本实验以黑线仓鼠为研究对象,采用分子生物学和组织化学方法,探究Eya3在光周期通过TSH-DIO2/DIO3系统调控黑线仓鼠季节性繁殖活动中的分子机制。本实验首次采用基因克隆的方法获得黑线仓鼠Eya3 cDNA序列2064bp(GenBank登录号:MF289978),其中包括完整的编码区1719bp和部分5'和3'非编码区。生物信息学分析表明:Eya3共编码572个氨基酸,其氨基酸序列包括一个由271个氨基酸组成的C端Eya结构域和一个富含脯氨酸、丝氨酸和苏氨酸的N端转录活性区域,且Eya3蛋白具有酪氨酸激酶活性。对黑线仓鼠、金黄仓鼠(Mesocricetus)、大鼠(Rattus norvegicus)、小鼠(Mus musculus)等多个物种的Eya3编码的氨基酸序列进行多重比对,构建系统发育树,结果与传统物种分类一致,表明Eya3在物种进化过程中具有保守性。采用实时荧光定量PCR技术和免疫组织化学技术检测Eya3在不同年龄黑线仓鼠垂体中的差异表达,结果发现:(1)雌性个体中,Eya3在mRNA水平以及蛋白水平均表现为亚成年表达量最高(P<0.05),与下丘脑中DIO2、DIO3的年龄表达模式一致。(2)雄性个体中,Eya3在mRNA水平以及蛋白水平均表现为成年表达量最高(P<0.05),也与下丘脑中DIO2、DIO3的年龄表达模式一致。(3)采用酶联免疫法检测不同年龄黑线仓鼠血清中FSH、LH、TSH激素浓度,发现三种激素的含量均受年龄的影响,基本呈现为随年龄增长而降低的趋势,但TSH在雌雄个体中均表现为亚成年浓度最低(P<0.01)。分析结果表明Eya3的表达具有性别特异性和年龄特异性,推测Eya3参与调控下丘脑中DIO2、DIO3的表达。采用实时荧光定量PCR技术和免疫组织化学技术检测Eya3在不同光周期处理的黑线仓鼠垂体中的差异表达,结果发现:(1)在雌雄个体中,Eya3在mRNA水平以及蛋白水平的表达量均表现为长光照显著高于短光照(P<0.05),此表达趋势与垂体中TSHB及下丘脑中DIO2的光周期表达模式一致,与下丘脑中DIO3的光周期表达模式相反。(2)在雌雄个体中,长光照促进其体重及繁殖器官的脏器系数的增加。(3)采用酶联免疫法检测不同光周期处理黑线仓鼠血清中FSH、LH、TSH激素浓度,发现三种激素的含量均表现为长光照高于短光照,提示黑线仓鼠的繁殖活动在长光照条件较短光照条件活跃。分析结果表明,长光照能够促进黑线仓鼠垂体中Eya3的表达,表明光周期可能通过调控垂体中Eya3、TSHB及下丘脑中DIO2、DIO3的表达,实现对生殖激素的调控,进而调控黑线仓鼠的季节性繁殖活动。综上所述,本研究探究了Eya3在不同年龄及不同光周期处理的黑线仓鼠垂体中的差异表达模式,揭示了Eya3参与光周期调控黑线仓鼠季节性繁殖的分子机制,有助于进一步探究黑线仓鼠季节性繁殖的复杂调控机制,并为种群数量暴发与季节性波动以及鼠害的控制提供理论依据。

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