棘胸蛙Clock基因克隆及其转录表达分析

摘要

生物钟在生物体内出现昼夜周期性震荡，影响着生物的生长发育。棘胸蛙Quasipaa spinosa作为一种重要的两栖类动物，蝌蚪期主要在白天活动，而变态后则主要在夜间活动，出现相反的昼夜节律特征。目前关于棘胸蛙Clock基因的昼夜变化特征尚不清楚。因此，本研究克隆棘胸蛙的Clock基因，发现其蛋白序列含有1个HLH结构域、2个PAS结构域和1个PAC结构域，且这些结构域在不同物种中高度保守。进化分析表明，鱼类Clock基因可以分为2个不同的组：Clock A组和Clock B组，两栖类Clock基因不分亚型地聚在一起，其中棘胸蛙与高山倭蛙Clock基因紧密聚在一起。为了探索节律基因在棘胸蛙体内的转录特征，选择5个关键节律基因(Clock、Bmal1、Per2、Cry1和RoRα)研究它们不同发育阶段和不同组织中的表达谱。结果显示：Clock基因在所有组织和所有发育阶段中均存在本底表达，且在变态阶段的表达水平最高。节律表达谱显示Clock和Bmal1基因的表达较为一致，均在夜间观察到表达峰值，Per2和Cry1都在一天开始的时候出现表达高峰。但Per2和Cry1的表达模式具有组织特异性，Cry1基因在T4阶段的肌肉、脑、肝和心脏组织中呈现另一个短暂的表达峰，这可能与夜间褪黑素水平的增加或实验动物的行为模式有关。实验结果有助于深刻理解两栖类动物错综复杂的昼夜节律系统。

关键词

棘胸蛙 / Clock基因 / 昼夜节律 / 进化 / 表达谱 / 协同作用