発現解析による筋原線維結合型セリンプロテアーゼの機能の解明

通过表达分析阐明肌原纤维结合丝氨酸蛋白酶的功能

• 批准号: 22K05827
• 负责人: 大久保 誠
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Fisheries Research and Education Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05827/
• 关键词: MBSP; セリンプロテアーゼ; 筋肉; コイ; 遺伝子; 全ゲノム; 筋原線維タンパク質; プロテアーゼ; 火戻り; 発現解析

魚類筋肉から発見された新規セリンプロテアーゼである筋原線維結合型セリンプロテアーゼ（Myofibril-bound serine protease, MBSP）の発現解析を行うため、コイの全ゲノムからMBSPのcDNA塩基配列を推定した。既報のコイMBSPのN末端アミノ酸配列をクエリーとして相同性検索を行い、コイのゲノム情報からMBSP遺伝子が存在する染色体及びその染色体上の領域を推定した。次に、GenomeBrowserを利用してMBSP遺伝子が存在すると思われる領域から、合計3種のMBSP遺伝子情報を得た。RT-PCRによる解析により、これらの遺伝子のうち、2種のMBSP遺伝子はコイの筋肉で発現していることが確認された。RT-PCRによる増幅産物の塩基配列からMBSPの全一次構造を推定した結果、既報のN末端アミノ酸配列40残基のうち、35残基が一致した。バイオインフォマティクス解析により、コイMBSP遺伝子座位が判明したため、他の魚種においてもシンテニー解析によってMBSP遺伝子を探索した結果、ゼブラフィッシュ、キンギョ等のコイ科魚類にもMBSP遺伝子が存在することが判明した。一方、デンキウナギやブラインドケープカラシン、ゴンズイでは同座位にMBSP遺伝子は存在しなかった。MBSP及び他のセリンプロテアーゼの全一次構造をもとに分子系統樹を作成した結果、MBSPは、消化酵素のトリプシンに最も近縁であることが判明した。さらに、トリプシンのシンテニー解析から、トリプシン遺伝子の近傍にはトリプシン及びMBSPの中間的な配列を持つセリンプロテアーゼの遺伝子が複数存在することが判明した。以上の結果から、コイ科魚類の祖先種においてトリプシン遺伝子の重複が起こり、重複した遺伝子の一部がさらに別の遺伝子座位へ転移した結果、MBSP遺伝子が出現したことが推定された。

为了分析肌原纤维结合丝氨酸蛋白酶（MBSP）（一种在鱼肌肉中发现的新型丝氨酸蛋白酶）的表达，我们从鲤鱼的整个基因组中推导了MBSP的cDNA序列。以先前报道的鲤鱼MBSP N端氨基酸序列作为查询进行同源搜索，并根据鲤鱼基因组信息估计MBSP基因所在的染色体以及染色体上的区域。接下来，使用GenomeBrowser，我们从被认为存在MBSP基因的区域获得了总共三种类型的MBSP基因的信息。 RT-PCR 分析证实其中两个基因（MBSP 基因）在鲤鱼肌肉中表达。通过RT-PCR从扩增产物的碱基序列推定MBSP的整个一级结构，结果与先前报道的N末端氨基酸序列的40个残基中的35个残基相匹配。在生物信息学分析揭示鲤鱼MBSP基因位点后，我们利用同线性分析在其他鱼类中寻找MBSP基因，发现斑马鱼、金鱼等鲤科鱼类中也存在MBSP基因。另一方面，MBSP 基因并不存在于电鳗、盲海角和冈吉鱼的相同基因座上。基于MBSP和其他丝氨酸蛋白酶的整个一级结构构建分子树，结果发现MBSP与消化酶胰蛋白酶关系最密切。此外，胰蛋白酶的同线性分析表明，在胰蛋白酶基因附近存在多个序列介于胰蛋白酶和MBSP之间的丝氨酸蛋白酶基因。由以上结果推测，MBSP基因的出现是鲤科鱼类祖先胰蛋白酶基因复制的结果，并且部分复制基因进一步转移到另一个基因位点。