甲殼動(dòng)物過氧化物還原酶基因的研究進(jìn)展

李輝，馮偉，于俊杰，張明胤，周春妙，唐永凱,3*

（1.水產(chǎn)科學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（上海海洋大學(xué)），上海 201306；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水漁業(yè)與種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214081；3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214128）

生物代謝在有氧條件下會(huì)產(chǎn)生一種副產(chǎn)物——活性氧（reactive oxygen species,ROS），其主要包括過氧化氫（H2O2）、超氧陰離子自由基（·O－2）、羥基自由基（·OH）、臭氧（O3）和一氧化氮（NO）等[1-2]。低濃度的活性氧可促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂、增殖和分化，參與細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，并進(jìn)一步調(diào)節(jié)多種生物學(xué)活動(dòng)，如宿主防御、抑制細(xì)菌和病毒產(chǎn)生等。高濃度活性氧會(huì)破壞生物膜、核酸和蛋白質(zhì)等，從而引起細(xì)胞凋亡和損傷[3-7]。當(dāng)ROS 的產(chǎn)生超出其清除能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)所謂的“氧化應(yīng)激狀態(tài)”[8]。生物在進(jìn)化過程中，逐漸形成各種高效和準(zhǔn)確的抗氧化系統(tǒng)，以此來抵御高濃度ROS 造成的損傷，主要包括過氧化氫酶（catalase, CAT）、硫氧還原蛋白（thioredoxin, TRX）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）和過氧化物還原酶（peroxiredoxin,Prx）等[9]。在正常生理狀態(tài)下，ROS 和抗氧化酶呈現(xiàn)出一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。在無脊椎動(dòng)物中，氧化還原平衡是疾病與生理學(xué)變化相互作用的結(jié)果，是先天性免疫不可缺少的部分[10]。外界生物和非生物脅迫誘導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生并積累大量的ROS，氧化還原平衡就會(huì)被打破，這些抗氧化酶的表達(dá)量會(huì)增加以抵御ROS帶來的危害[11]。

過氧化物還原酶（Prx）屬于進(jìn)化保守的抗氧化分子家族，在清除過氧化物、傳導(dǎo)信號等方面發(fā)揮著重要作用，一直受到研究者的關(guān)注。近年來，Prx基因在細(xì)菌、真菌、哺乳動(dòng)物、植物中相繼被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)，在甲殼動(dòng)物中也逐漸被發(fā)現(xiàn)。為豐富甲殼動(dòng)物Prx基因的研究數(shù)據(jù)，深入了解Prx基因在甲殼動(dòng)物中的免疫防御機(jī)制，本文就近年來Prx基因在甲殼動(dòng)物中的研究進(jìn)行了綜述，旨在為以后更好地研究甲殼動(dòng)物Prx基因的生物學(xué)功能提供參考。

1 Prx 概述

Prx屬于抗氧化蛋白超家族，通過硫氧還蛋白作為氫供體來消除氫過氧化物，有效調(diào)節(jié)體內(nèi)ROS水平，起到抗氧化作用[12-13]。在釀酒酵母中首次發(fā)現(xiàn)了Prx蛋白，分子質(zhì)量約為25 kDa。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，該蛋白廣泛存在于動(dòng)植物中，如小麥（Triticum aestivumL.）[14]、發(fā)狀念珠藻（Nostoc flagelliforme）[15]、七鰓鰻（Lampetra japonicum）[16]、小鼠（Mus musculus）[17]、褶紋冠蚌（Cristaria plicata）[18]等。Prx主要定位在細(xì)胞質(zhì)和線粒體中，同時(shí)，細(xì)胞質(zhì)和線粒體也是細(xì)胞中ROS的主要產(chǎn)生部位，因此，Prx被認(rèn)為在防止ROS 引起的氧化損傷中起重要作用[19-20]。

在哺乳動(dòng)物中，相關(guān)研究已經(jīng)鑒定了6 種不同的Prx 亞型，包括Prx1、Prx2、Prx3、Prx4、Prx5 和Prx6[13]。根據(jù)在清除ROS反應(yīng)中起催化作用的半胱氨酸（cysteine,Cys）殘基的數(shù)目和位置，Prx 可分為3 個(gè)亞家族：典型2-Cys Prx、非典型2-Cys Prx 和1-Cys Prx[21]。Prx1～Prx4 屬于典型2-Cys Prx 亞家族，且這4個(gè)亞型的N端和C端各含有1個(gè)保守的半胱氨酸（Cys）殘基。Prx5 的N 端和C 端也各含有1個(gè)保守的Cys 殘基，但是C 端的Cys 殘基保守性較低，屬于非典型2-Cys Prx 亞家族；Prx6 屬于1-Cys Prx亞家族，其僅在N端含有1個(gè)保守的Cys殘基[22]。通過比對這6 個(gè)成員的同源性發(fā)現(xiàn)，Prx1～Prx4 之間具有較高的同源性，Prx6 與Prx1～Prx4 之間的同源性為40%，而Prx5 和Prx1～Prx4 的同源性僅為10%[23]。

植物中的Prx 可分為4 類：1-Cys Prx、2-Cys Prx、PrxⅡ和PrxQ。PrxⅡ類成員較多，包含PrxⅡA、PrxⅡB、PrxⅡC、PrxⅡD、PrxⅡE 和PrxⅡF[24]。其中，植物中只有1-Cys Prx 包含1 個(gè)保守的Cys 殘基，其他類別均包含2個(gè)保守的Cys殘基。這些Prx大多可以在哺乳動(dòng)物中被發(fā)現(xiàn)，但PrxQ只存在于低等真核生物和細(xì)菌中。同時(shí)，根據(jù)序列同源性和結(jié)構(gòu)相似性，Prx又可分為6個(gè)亞家族（表1）。

大多數(shù)Prx 都是膜內(nèi)蛋白酶，只有Prx4 可以依靠其典型的N 端分泌性信號肽分泌至細(xì)胞膜外來發(fā)揮功能。哺乳動(dòng)物的Prxl、Prx2 和Prx6 主要定位于細(xì)胞質(zhì)中[24-25]，Prx3定位于線粒體上，Prx4定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞外間隙中[26]，Prx5 定位于過氧化物酶體中[27-28]。Prx 家族位置的分布同時(shí)也決定了其特定的功能。

1.1 典型2-Cys Prx

典型2-Cys Prx為Prx家族中最大的一類，在肽鏈N端和C端Cys殘基周圍的序列都具有高度的保守性[29]，其N端的保守序列是“FYPLDFTFVCPTE”，C端的保守序列是“GEVCPA”。在發(fā)揮抗氧化作用的過程中，首先，典型2-Cys Prx 的N 端Cys 殘基被氧化成次磺酸基團(tuán)（Cys-SOH）[30]，然后，該基團(tuán)與另一個(gè)C 端Cys 殘基發(fā)生反應(yīng)，通過二硫鍵形成首尾連接的同源二聚體[31]，最后，形成的二硫鍵被硫氧還蛋白還原，典型2-Cys Prx重新恢復(fù)活性。

表1 基于序列同源性和結(jié)構(gòu)相似性的Prx分類Table 1 Prx classification based on sequence homology and structural similarity

1.2 非典型2-Cys Prx

作為Prx 家族最后被發(fā)現(xiàn)和研究的一個(gè)亞型，Prx5肽鏈N端和C端的Cys殘基周圍也具有保守序列，其中N端的保守序列是“VPGAFTPGCSKTHLP G”，C 端的保守序列是“DGTGLTCSL”。非典型2-Cys Prx 的反應(yīng)機(jī)制與典型2-Cys Prx 具有相似之處，其N 端保守的Cys 殘基也被氧化成次磺酸基團(tuán)（Cys-SOH），不同的是，生成的次磺酸基團(tuán)（Cys-SOH）將會(huì)與自身C 端的Cys 殘基形成分子內(nèi)二硫鍵[32]。

1.3 1-Cys Prx

Prx6 的N 端保守序列為“PVCTTE”，其初始部分的反應(yīng)機(jī)制與典型2-Cys Prx和非典型2-Cys Prx相同，都是N 端保守的Cys 殘基被氧化成次磺酸基團(tuán)（Cys-SOH），不同之處在于，由于附近沒有可以參與反應(yīng)的Cys殘基，故無法形成二硫鍵。因此，需要依賴其他（非硫氧還蛋白）作為氫供體將次磺酸還原為初始狀態(tài)。有報(bào)道還發(fā)現(xiàn)，在π型谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（πg(shù)lutathioneS-transferase,πGST）的介導(dǎo)下，Prx6 與谷胱甘肽（glutathione, GSH）形成二硫鍵，并重新恢復(fù)活性[33]。

2 甲殼動(dòng)物的Prx 基因

在甲殼動(dòng)物中，TU等[34]首次系統(tǒng)化地對擬穴青蟹（Scylla paramamosain）Prx基因進(jìn)行了分析。與哺乳動(dòng)物略有不同的是，甲殼動(dòng)物Prx 亞型分為Prx1/2、Prx3、Prx4、Prx5和Prx6。擬穴青蟹Prx1/2比對結(jié)果符合典型2-Cys Prx 的結(jié)構(gòu)特征，但在系統(tǒng)進(jìn)化樹中，卻是和其他具有密切遺傳關(guān)系的甲殼動(dòng)物Prx 先聚為一個(gè)新支后，再與Prx1～Prx4 聚集。因此，伴隨著這種情況的Prx基因被命名為Prx1/2，無脊椎動(dòng)物中的Prx1/2基因被推測是Prx1和Prx2的祖先基因，即未分化的Prx基因。卜瑞倩[35]在對斑節(jié)對蝦（Penaeus monodon）的研究中發(fā)現(xiàn)了1 個(gè)PmPrxn基因，多重序列比對分析顯示，PmPrxn的保守性很低，與印度明對蝦（Fenneropenaeus indicus）和三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）PmPrxn 的同源性分別為45%和44%；且系統(tǒng)進(jìn)化樹顯示，PmPrxn 單獨(dú)為一支，不與Prxl～Prx4 聚集，屬于典型2-Cys Prx。這表明PmPrxn 是從Prx 超家族中新發(fā)現(xiàn)的2-Cys Prx的成員。

2.1 甲殼動(dòng)物Prx 家族基因序列特征

目前，國內(nèi)外的一些研究得到了多種甲殼動(dòng)物Prx基因的全長序列，但許多研究只發(fā)現(xiàn)了Prx基因中的一種或幾種亞型。表2 顯示了NCBI 數(shù)據(jù)庫（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/）中甲殼動(dòng)物Prx基因的開放閱讀框及其編碼的氨基酸長度。從中可知，大部分的甲殼動(dòng)物都只是研究了Prx基因，即未分化的基因，而對于其他亞型的研究較少。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，不同甲殼動(dòng)物各自Prx、Prx4和Prx6基因的開放閱讀框及其編碼的氨基酸長度相同，而各自Prx3和Prx5基因的開放閱讀框及其編碼的氨基酸長度略有不同。其中：擬穴青蟹Prx3基因的開放閱讀框最長，為690 bp，中華絨螯蟹和日本對蝦Prx3基因的開放閱讀框長度相同，為681 bp；脊尾白蝦Prx5基因的開放閱讀框最長，為585 bp，而斑節(jié)對蝦與中華絨螯蟹的分別為570和552 bp。

2.2 甲殼動(dòng)物Prx 的生物學(xué)分析

通過在線軟件ExPASy（http://www.expasy.org/proteomics）對表2 中甲殼動(dòng)物Prx 家族的氨基酸序列進(jìn)行生物學(xué)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甲殼動(dòng)物Prx家族蛋白質(zhì)在進(jìn)化過程中較為或者高度保守。在親疏水性方面，Prx、Prx4 和Prx6 都是親水性蛋白；日本對蝦的Prx3和中華絨螯蟹的Prx5是親水性蛋白，其余甲殼動(dòng)物的Prx3 和Prx5 都是疏水性蛋白。信號肽預(yù)測結(jié)果顯示，只有Prx4 含有信號肽，其他均無信號肽，該結(jié)果與在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的一致?？缒そY(jié)構(gòu)分析表明，只有Prx4 具跨膜結(jié)構(gòu)域，其余均無。此外，亞細(xì)胞定位分析結(jié)果（表3）表明，Prx 和Prx6定位在細(xì)胞質(zhì)中的概率較大，Prx3 定位于線粒體上，Prx4 有較大概率定位于線粒體中，Prx5 定位于過氧化物酶體上。以上所述的這些結(jié)果與章波等[13]的研究結(jié)果一致。

表2 甲殼動(dòng)物Prx基因及其編碼的氨基酸序列Table 2 Prx genes and their coding amino acid sequences of crustacean

2.3 甲殼動(dòng)物Prx 系統(tǒng)進(jìn)化分析

從NCBI 中篩選出幾種哺乳動(dòng)物Prx亞型基因的氨基酸序列，分別為人（Homo sapiens）的Prx1（NP_001189360.1）、Prx2（NP_005800.3）、Prx3（AAI13724.1） 、 Prx4 （NP_006397.1） 、 Prx5（AAI13724.1）和Prx6（NP_004896.1）；家鼠（Mus musculus） 的 Prx2 （NP_001304314.1） 、 Prx3（EDL01849.1）和Prx4（AAH19578.1）；褐家鼠（Rattus norvegicus）的Prx1（AAH88118.1）、Prx2（AAH58481.1） 、 Prx3 （EDL94585.1） 、 Prx4（AAH59122.1）和Prx6（NP_446028.1）；牛（Bos taurus）的Prx1（NP_776856.1）和Prx5（AAG53661.1）；原雞（Gallus gallus）的Prx6（NP_001034418.1）。利用鄰接法，對上述哺乳動(dòng)物的Prx蛋白序列與表2中已知

的部分甲殼動(dòng)物Prx 蛋白序列構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹（圖1），分析發(fā)現(xiàn)：中華絨螯蟹Prx3與擬穴青蟹Prx3首先聚在一起，然后再與人Prx3、家鼠Prx3和褐家鼠Prx3聚為一支，甲殼動(dòng)物Prx4、Prx5和Prx6亦是如此；中華絨螯蟹Prx4與擬穴青蟹Prx4先聚在一起，再與人Prx4、家鼠Prx4和褐家鼠Prx4聚為一支；中華絨螯蟹Prx5、擬穴青蟹Prx5和脊尾白蝦Prx5先聚在一起，再與人Prx5和牛Prx5聚為一支；中華絨螯蟹Prx6和擬穴青蟹Prx6先聚在一起，再與原雞Prx6、人Prx6和褐家鼠Prx6聚為一支；甲殼動(dòng)物的Prx則不與哺乳動(dòng)物的Prx1和Prx2聚在一起，而是形成了一個(gè)新的典型2-Cys Prx分支。這與TU等[34]的研究結(jié)果相同。

表3 亞細(xì)胞定位分析Table 3 Subcellular localization analysis

圖1 基于9種動(dòng)物Prx基因蛋白序列構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹Fig.1 Phylogenetic tree based on the protein sequences of Prx genes in nine animals

2.4 甲殼動(dòng)物Prx 在不同組織中的表達(dá)分析

Prx于不同組織中廣泛表達(dá)，推測Prx可能介入細(xì)胞代謝的多種生理功能；然而，其在不同組織中的表達(dá)水平不同，這證明它們具有組織偏好性，通常在免疫、發(fā)育組織中的表達(dá)量相對較高。在體液免疫和基礎(chǔ)代謝中，甲殼動(dòng)物的肝胰腺發(fā)揮著重要的作用，在功能上與哺乳動(dòng)物的肝臟和胰臟類似[36]。多數(shù)與免疫相關(guān)的基因在肝胰腺中都有較高的表達(dá)量[37]。卜瑞倩[35]發(fā)現(xiàn)，PmPrx1在斑節(jié)對蝦鰓、肌肉、腸和腦中具有較高的表達(dá)水平，這意味著PmPrx1的表達(dá)具有組織偏好性。PmPrx5在肌肉中的表達(dá)量最高，其次是在胃、心臟和鰓中，這意味著PmPrx5在調(diào)節(jié)氧化還原平衡的過程中，可預(yù)防ROS 過度積累對組織產(chǎn)生的氧化損傷。ZHANG等[38-39]研究發(fā)現(xiàn)，中國對蝦Prx在卵巢、腸和肝胰腺中高表達(dá)，Prx4在性腺和肝胰腺中的表達(dá)量較高。中華絨螯蟹中EsPrx、EsPrx3、EsPrx4和EsPrx5在血細(xì)胞、心臟和腸道中的表達(dá)量都相對較低，而在肝胰腺中表達(dá)量均最高[40]。中華絨螯蟹血細(xì)胞在細(xì)胞免疫中發(fā)揮著重要作用，然而上述4種EsPrx基因在血細(xì)胞中低表達(dá)，推測健康的中華絨螯蟹在沒有受到刺激的情況下，體內(nèi)免疫和ROS都處于相對平衡的狀態(tài)。TU等[34]研究發(fā)現(xiàn)，擬穴青蟹6種SpPrxs基因的表達(dá)模式有明顯差異：SpPrx3在肝胰腺、肌肉和心臟等能量消耗較高的器官中的表達(dá)量較高，說明SpPrx3可能與線粒體活性氧穩(wěn)態(tài)緊密相關(guān)。SpPrx1/2在肝胰腺、鰓、肌肉和腸道中均有較高的表達(dá)量。SpPrx4在肝胰腺中高表達(dá)。SpPrx6在血細(xì)胞中高度表達(dá)，與中華絨螯蟹Prx6的表達(dá)水平相似[41]，表明SpPrx6可能主要在血細(xì)胞中起作用。此外，SpPrx5-1在心臟、鰓、肝胰腺、肌肉和腸道中都有一定量的高表達(dá)，而SpPrx5-2在這些組織中的表達(dá)量極低。

綜上所述，甲殼動(dòng)物Prx1/2、Prx2、Prx3、Prx4、Prx5、Prx6在組織中廣泛表達(dá)，且在肝胰腺中均具有較高的表達(dá)量，從側(cè)面也印證了肝胰腺在甲殼動(dòng)物中的重要免疫作用。

3 Prx 的生物學(xué)功能

Prx家族蛋白在清除自由基與抗氧化活性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在氧化應(yīng)激狀態(tài)下，Prx家族基因表達(dá)量顯著上調(diào)，以清除細(xì)胞脅迫下產(chǎn)生的過多活性氧，保護(hù)機(jī)體免受活性氧損傷。同時(shí)，Prx 也參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。研究表明，過氧化氫（H2O2）作為細(xì)胞內(nèi)的信號分子，使信號通路中的蛋白質(zhì)活化或失活，可作為細(xì)胞內(nèi)的二級信使。過氧化物還原酶可以調(diào)整體內(nèi)H2O2濃度，因此，過氧化物還原酶可以間接地調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的信號傳遞[42-44]。過氧化物還原酶具有提高自然殺傷細(xì)胞活性的能力，并在機(jī)體免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用[45]。過氧化物還原酶Ⅰ型和Ⅱ型在哺乳動(dòng)物中又被稱為自然殺傷細(xì)胞增強(qiáng)因子A 和B。Prx 通過細(xì)胞表面受體介導(dǎo)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，減輕氧化應(yīng)激引起的危害，可用于疾病的治療?；谠摷易暹^氧化物酶活性，Prx 在腫瘤的治療中可能具有遏制腫瘤細(xì)胞生長的功能[46-47]。

3.1 細(xì)菌及病毒感染下甲殼動(dòng)物Prx的生物學(xué)功能

謝亞凱[48]在日本囊對蝦中發(fā)現(xiàn)，鰻弧菌感染引起的H2O2可以誘導(dǎo)MjPrx6的表達(dá)上調(diào)，MjPrx6通過發(fā)揮谷胱甘肽過氧化物酶活性調(diào)節(jié)對蝦體內(nèi)H2O2水平，維持對蝦體內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)，防止H2O2過度積累。在嗜水氣單胞菌感染情況下，中華絨螯蟹中的EsPrx、EsPrx3、EsPrx4和EsPrx5基因的表達(dá)量均顯著上升，表明嗜水氣單胞菌在中華絨螯蟹體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生大量ROS，這就需要大量的抗氧化酶來抵御ROS過度積累帶來的危害。感染24 h后，EsPrx3和EsPrx5的表達(dá)量分別提高了16 倍和15倍，而EsPrx和EsPrx4則分別提高了5 倍和9 倍[40]?，F(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)約90%的ROS在生物氧化磷酸化過程中會(huì)返回到線粒體中[47]。

ZHANG 等[38]發(fā)現(xiàn)，中國對蝦感染白斑綜合征病毒（white spot syndrome virus,WSSV）后，F(xiàn)cPrx4在血細(xì)胞和肝胰腺中的表達(dá)量顯著上調(diào)。體外制備融合蛋白并經(jīng)活性分析，F(xiàn)cPrx4可在二硫蘇糖醇存在下還原H2O2。DUAN等[23]對脊尾白蝦進(jìn)行人工感染鰻弧菌和WSSV，發(fā)現(xiàn)其血細(xì)胞和肝胰腺中的EcPrx5表達(dá)在早期上調(diào)，而后逐漸下降。這表明EcPrx5可能參與了對鰻弧菌和WSSV 的暫時(shí)免疫應(yīng)答，同時(shí)，在受到鰻弧菌和WSSV攻擊后，EcPrx5在血細(xì)胞和肝胰臟中的表達(dá)譜有所不同，這可能是因?yàn)檠?xì)胞和肝胰臟的功能不同。母昌考[41]對中華絨螯蟹進(jìn)行鰻弧菌刺激，發(fā)現(xiàn)在血細(xì)胞中EsPrx6的表達(dá)量在3～12 h 內(nèi)持續(xù)下降，刺激后12 h 降至最低水平，顯著低于對照組，24 h 后又開始上升，表明EsPrx6參與了中華絨鰲蟹感染鰻弧菌的免疫應(yīng)答過程。CHEN 等[49]對三疣梭子蟹進(jìn)行藻溶弧菌（Vibrio alginolyticus）感染，Prx的表達(dá)量在初期階段稍有增加，而后Prx轉(zhuǎn)錄水平逐漸下降，并在12 h時(shí)下降到最低，僅為對照組的18%。表明Prx可能參與了三疣梭子蟹的細(xì)菌感染反應(yīng)。

Prx4 在過氧化物還原酶家族中是唯一具有分泌性信號肽功能的蛋白，首次發(fā)現(xiàn)Prx4作為損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular patterns,DAMPs）發(fā)揮抗病毒作用。在日本囊對蝦中發(fā)現(xiàn)，在受到WSSV 感染后，Prx4 的表達(dá)量明顯上調(diào)，胞外Prx4 的分泌增加。作為DAMPs 的胞外MjPrx4通過激活轉(zhuǎn)錄因子Dorsal使相關(guān)抗病毒抗菌肽表達(dá)上調(diào)，從而抑制WSSV 的增殖。這為甲殼動(dòng)物由WSSV 引起的疾病的預(yù)防和治療提供了新的研究思路[50]。

3.2 理化因子刺激下甲殼動(dòng)物Prx的生物學(xué)功能

作為小型甲殼動(dòng)物，中華鹵蟲在水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有頗高的營養(yǎng)價(jià)值。周茜[51]研究了被硫酸銅刺激的中華鹵蟲幼體中Prx基因的表達(dá)變化，結(jié)果顯示：在刺激6 h 后，Prx的表達(dá)水平略有增加（P＞0.05），而后逐漸減少，12 h 時(shí)降至最低；刺激后12～24 h 時(shí)，Prx的表達(dá)水平急劇增加，24 h時(shí)達(dá)到峰值。說明硫酸銅刺激后并且隨著時(shí)間的增加，大量的活性氧在體內(nèi)產(chǎn)生，誘導(dǎo)Prx基因的表達(dá)上調(diào)，以清除過多活性氧，防止對正常細(xì)胞造成損傷。卜瑞倩[35]研究了斑節(jié)對蝦在pH、鹽度和重金屬脅迫下過氧化物還原酶的表達(dá)模式，結(jié)果顯示：PmPrx1在重金屬銅刺激下，表達(dá)量呈逐漸下降的趨勢，于48 h時(shí)降至最低，與對照組差異顯著（P＜0.05）；在pH 7 的海水處理下，PmPrx1的表達(dá)量逐漸升高，12 h時(shí)升至最高，與對照組差異顯著（P＜0.05），后逐漸下降并恢復(fù)至正常水平；在pH 9 的海水處理下，僅在96 h 時(shí)表達(dá)量極顯著升高（P＜0.01）。在高鹽應(yīng)激時(shí)，PmPrx1的表達(dá)量在8 h最高（P＜0.01），而后逐漸降低；低鹽應(yīng)激時(shí)，在16 h表達(dá)量最高（P＜0.01）。這些結(jié)果表明PmPrx1可能參與了非生物毒性應(yīng)激。

綜上所述，Prx在甲殼動(dòng)物中的主要作用為清除自由基和抗氧化（表4），在氧化應(yīng)激的情況下，Prx家族基因表達(dá)量明顯增加，以清除氧化應(yīng)激產(chǎn)生的過多活性氧。Prx基因的表達(dá)可作為確定環(huán)境對生物影響的重要指標(biāo)，檢測其表達(dá)變化已成為毒理學(xué)研究的重要方法[52]。

表4 甲殼動(dòng)物Prx的生物學(xué)功能研究匯總Table 4 Summary of biological function research of crustacean Prx

4 展望

Prx 廣泛存在于多種生物體中，在生物體對活性氧分子的防御中起著至關(guān)重要的作用。隨著研究的深入，這個(gè)家族的生理生化功能已逐漸顯現(xiàn)在人們面前。許多研究表明，Prx 參與了多種生物學(xué)過程，包括氧化還原調(diào)節(jié)，細(xì)胞增殖、分化和凋亡等。目前，雖然在許多物種中發(fā)現(xiàn)了Prx，但在甲殼動(dòng)物中，尤其是蝦蟹Prx的研究仍處于初期階段，還有許多物種的過氧化物還原酶基因尚未被發(fā)現(xiàn)，研究得還不夠深入，未來還需要從以下2 方面進(jìn)行探索：一是克隆出更多的甲殼動(dòng)物Prx基因亞型，同時(shí)，需要對甲殼動(dòng)物中未分化的基因進(jìn)行更深入的研究。二是探究Prx在甲殼動(dòng)物生物和非生物脅迫中抗氧化能力的生物學(xué)功能，對其在氧化條件下的作用機(jī)制和其他功能進(jìn)行深入研究。總之，通過研究甲殼動(dòng)物過氧化物還原酶，可以加深人們對無脊椎動(dòng)物免疫防御機(jī)制的了解，為進(jìn)一步研究甲殼動(dòng)物固有免疫作出貢獻(xiàn)。