鱼类褪黑素合成酶系编码基因的系统进化与生理功能

摘要

褪黑素是一种小分子神经递质，主要在脊椎动物的松果腺中合成与分泌，到达机体各部位来参与调控生物节律、生殖、生长与发育等生理过程。在鱼类中，松果腺是一个复合体，主要由类光感细胞构成，具有感光与内分泌双重功能。褪黑素的生物合成从色氨酸开始，涉及色氨酸羟化酶（TPH）、芳香族L-氨基酸脱羧酶（AAAD）、芳香烷胺-N-乙酰转移酶（AANAT）和乙酰色胺甲基转移酶（ASMT）。前期，我们通过对众多脊椎动物开展比较基因组学研究，发现这4个褪黑素合成酶系编码基因的系统进化与脊椎动物的物种进化基本一致，表明这些基因（同褪黑素一样）都很保守。有意思的是，在鱼类中各催化酶基因拷贝数出现显著增加，但四倍体与二倍体鱼中的拷贝数并不一定是2∶1，这是因为鱼类基因组复制后存在部分基因丢失的现象。此外，在大多数鱼类基因组中还鉴定到一些新基因，譬如aaad-like和asmt-like，可能拥有新的功能；有的催化酶基因缺失、出现移码突变或假基因化，可提升物种对特殊生境（诸如洞穴或深海）的生存适应性。本综述主要以我们团队近十年来的相关工作为主线，综合简介鱼类褪黑素合成酶系编码基因的系统进化与生理功能，以期深入理解褪黑素对鱼类生殖内分泌活动的影响，为进一步促进鱼类性腺发育、人工繁殖和分子育种等提供指导和支撑。

关键词

褪黑素 / 褪黑素合成酶 / 系统进化 / 生理功能 / 适应机制

基金资助

国家重点研发计划（2022YFE0139700）; 深圳大学特聘教授科研启动项目（纵20231060）