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科研动态

鲍的节律行为调控机制研究方面获得新进展

2022/06/22点击次数:

皱纹盘鲍是我国重要的海产经济贝类之一作为典型的昼伏夜出型生物,其摄食、运动等行为多发生于夜间,白天较少活动。这种昼伏夜出的行为既是鲍长期适应环境的结果,也是其有效躲避敌害捕食、确保世代繁衍不息的重要保障。在这一过程中形成的以近似24h为周期的节律性循环往复运动,使鲍不但成为研究夜行性海洋生物独特行为节律起源和进化的良好模型,也是探讨昼夜节律生物钟分子调控机制的理想材料。

柯才焕教授团队通过视频记录、行为参数量化,并借助蛋白质组学、双荧光素酶报告基因、凝胶迁移等技术方法,证实了鲍核心生物钟基因Bmal1介导胆碱能系统参与鲍昼夜行为节律的调控。对昼夜间乙酰胆碱(Ach)浓度以及胆碱酯酶(AchE)、乙酰胆碱受体(nAchR)表达水平进行了测定和余弦节律分析,发现在鲍的运动高峰期Ach浓度增加而AchE的表达量降低。给鲍注射不同浓度的AchE抑制剂甲硫酸新斯的明4h后,Ach浓度以及nAchR的表达量显著升高,鲍的运动行为更加活跃,说明胆碱能系统在维持鲍节律行为过程中发挥调控作用。研究还发现核心生物钟基因Bmal1不仅在昼夜间的表达水平呈现余弦节律性,而且还可以分别结合AchEnAchR启动子的E-box区域。敲降Bmal1基因24h后,AchEnAchR的表达量显著下降,证明了Bmal1介导胆碱能系统在鲍昼夜行为节律调控中具有重要作用。

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核心生物钟基因Bmal1介导胆碱能系统调控鲍行为节律的分子机制


相关研究成果先后发表于《Computational and Structural Biotechnology Journal》、《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》、《Frontiers in Physiology》等专业性国际权威期刊上。厦门大学海洋与地球学院、近海海洋环境科学国家重点实验室杰出博士后高霄龙为论文第一作者,柯才焕教授为通讯作者。研究得到了国家重点研发计划项目(2018YFD0901400)、国家自然科学基金项目(31872564)、中国博士后科学基金特别资助(2021T140393)、MEL杰出博士后基金等联合资助。


论文链接:

Gao, X.L., et al. 2022. Role of Bmal1 in mediating the cholinergic system to regulate the behavioral rhythm of nocturnal marine molluscs. Computational and Structural Biotechnology Journal. 20, 2815-2830. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2022.05.038

Gao, X.L., et al. 2020. Circadian movement behavior and metabolism differences of the Pacific abalone Haliotis discus hannai. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 211, 111994. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2020.111994

Gao, X.L., et al. 2022. Review: use of electrophysiological techniques to study visual functions of aquatic organisms. Front. Physiol. 13, 798382. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.798382


供稿:高霄龙