斑马鱼中kdm4aa基因对低温耐受能力的影响

张瑶; 罗军涛; 张梦冉; 韩丽洁; 韩兵社; 张俊芳

doi:10.13417/j.gab.043.000091

基因组学与应用生物学 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (01) : 91 -99. DOI: 10.13417/j.gab.043.000091

斑马鱼中kdm4aa基因对低温耐受能力的影响

张瑶, 罗军涛, 张梦冉, 韩丽洁, 韩兵社, 张俊芳

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摘要

为了研究赖氨酸特异性去甲基化酶4aa（lysine demethylase 4aa, kdm4aa）在斑马鱼（Danio rerio）低温耐受能力中的作用，本研究通过实时定量PCR检测kdm4aa^-/-斑马鱼中kdm4其他家族成员的表达水平和低温处理后野生型（wild type, WT）斑马鱼中kdm4aa基因的表达水平；通过斑马鱼行为轨迹跟踪系统检测低温下kdm4aa^-/-幼鱼的运动能力；采用逐级降温方法检测kdm4aa^-/-斑马鱼低温耐受能力；通过DCFH-DA荧光探针、 ATP检测试剂盒、 Western blot检测低温下kdm4aa^-/-斑马鱼中活性氧（reactive oxygen species, ROS）、腺苷三磷酸（adenosine triphosphate, ATP）、磷酸化组蛋白H2A.X（gamma histone H2A.X,γH2A.X）和微管相关蛋白1轻链3（microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3）水平。实时定量PCR结果显示，kdm4aa^-/-斑马鱼中kdm4ab、kdm4b基因的mRNA水平补偿性增加，kdm4c基因的mRNA水平与野生型斑马鱼的相比无显著性差异。斑马鱼行为轨迹跟踪系统检测发现，在18℃低温下，kdm4aa基因失活后斑马鱼幼鱼的移动距离显著增加。8℃低温下，野生型斑马鱼中kdm4aa基因的mRNA水平显著升高。与野生型斑马鱼相比，低温处理后kdm4aa^-/-斑马鱼的半数致死时间LT₅₀显著降低（P<0.000 1）; ROS水平显著升高（P<0.000 1）; ATP含量显著降低（P<0.01）; γH2A.X蛋白水平上升；LC3蛋白水平下降。结果表明：在低温环境下，kdm4aa^-/-斑马鱼的ROS积累导致ATP合成能力降低和DNA损伤增加，同时kdm4aa^-/-斑马鱼自噬能力降低，从而使斑马鱼的低温耐受能力降低。