高溫脅迫下刺參H3K9ac特征及HATs、HDACs的表達*

張京京, 徐冬雪, 宋文琦, 夏 斌, 高勤峰**

(1. 海水養(yǎng)殖教育部重點實驗室(中國海洋大學(xué)), 山東 青島 266003; 2. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 青島 266109)

刺參(Apostichopusjaponicus)屬于棘皮動物門(Echinodermata)海參綱(Holothuroidea)[1],主要生存于淺海或巖礁底質(zhì)的沿海、內(nèi)灣等海域。溫度是影響刺參生長與代謝的重要環(huán)境因素之一,刺參適宜的生長溫度為10～17 ℃。水溫高于20 ℃時大部分刺參會逐漸進入夏眠狀態(tài),而水溫急劇升高時則會出現(xiàn)吐臟、化皮等應(yīng)激反應(yīng),嚴重時導(dǎo)致死亡[2-4]。刺參是我國海洋農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中單種產(chǎn)值高的養(yǎng)殖對象之一,但是近年來頻發(fā)的夏季高溫對刺參養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)造成了重大沖擊,山東、遼寧等主產(chǎn)地多次出現(xiàn)夏季刺參大面積死亡現(xiàn)象,部分地區(qū)死亡率高達60%以上。解析刺參高溫脅迫響應(yīng)的調(diào)控機制將為耐高溫品種的選育與遺傳改良奠定基礎(chǔ)。

組蛋白是真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白,共有H1、H2A、H2B、H3和H4五種類型,其中H2A、H2B、H3和H4為核心組蛋白,聚合組成了組蛋白八聚體,它與DNA相互纏繞組成核小體。組蛋白末端氨基酸可以發(fā)生多種修飾,如乙?；⒓谆?、磷酸化和泛素化等,這些修飾模式可作為一種標志或語言,即“組蛋白密碼”[5]。組蛋白修飾是可逆的動態(tài)變化過程,可影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)及DNA的結(jié)合能力,從而調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和表達?？醇一虻慕M蛋白處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),而誘導(dǎo)基因的染色質(zhì)狀態(tài)會發(fā)生修飾變化,這也為組蛋白修飾參與誘導(dǎo)基因的表達調(diào)控提供了重要依據(jù)[6]。

組蛋白乙酰化修飾是最重要的基因轉(zhuǎn)錄表觀調(diào)控因子之一,主要發(fā)生在H3和H4亞基:H3上修飾位點有第4、9、14、18、23和27位賴氨酸殘基, H4上修飾位點有第5、8、12和16位賴氨酸殘基[5]。研究證明組蛋白通過特定位點的乙?；揎梾⑴c高溫脅迫下基因的轉(zhuǎn)錄表達的調(diào)控,為深入解析調(diào)控基因表達的機制研究帶來突破。組蛋白乙酰化修飾對HSP22、HSP26和HSP70等基因的調(diào)控作用相繼被證實[7-10]。目前大多數(shù)研究認為:組蛋白乙?；梢允蛊淙旧|(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散, 有利于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子、RNA聚合酶等與基因關(guān)鍵作用元件的結(jié)合,從而促進基因的轉(zhuǎn)錄激活或延伸過程[11-13]。環(huán)境脅迫下H3K9的乙?；桨l(fā)生顯著變化,是調(diào)控基因表達的重要方式之一,其變化由多種組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(Histone acetyltransferase, HATs)和去乙?；?Histone deacetylases, HDACs)競爭性作用共同決定,例如:在植核后馬氏珠母貝的血細胞組蛋白H3和H4的乙?；揎椂硷@著上升[14];玉米幼苗根系在鹽度脅迫24 h后H3K9ac顯著上升,哺乳動物細胞在低氧脅迫下H3K9ac明顯降低[15-16]。在高溫脅迫下,H3K9ac也有明顯的動態(tài)變化,例如短暫的高溫脅迫導(dǎo)致的玉米幼苗葉片組織和雞的腦組織的H3K9ac明顯升高[17-18]。本研究分別選取了4種HATs的代表性酶基因和4種HDACs的代表性酶基因作為研究對象。KAT2B(又被稱為KAT2A/GCN5)是最受關(guān)注的組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶之一,其被發(fā)現(xiàn)不僅影響組蛋白的乙?；癄顟B(tài),還可在基因區(qū)域被招募富集,調(diào)控高溫脅迫下基因的轉(zhuǎn)錄表達過程[19-20]。KAT5是MYST乙酰轉(zhuǎn)移酶家族中保守且廣泛表達的成員,研究發(fā)現(xiàn)其在胚胎干細胞(ES)細胞自我更新、DNA損傷修復(fù)、轉(zhuǎn)錄共活化和組蛋白乙酰化中起著關(guān)鍵作用[21-22]。本研究還挑選了MYST家族的另外兩個乙酰轉(zhuǎn)移酶:KAT7和KAT8[23]。KAT7(又被稱為MYST2/HBO1)在各種復(fù)合物中與其他表觀遺傳調(diào)控因子協(xié)同工作,調(diào)節(jié)細胞的自我更新[23]。KAT8(也稱為MOF/MYST1)具有組蛋白和非組蛋白底物,在多種細胞功能中發(fā)揮作用[24-25]。HDACs分為四類:HDAC1、2、3和8作為Ⅰ類,HDAC4、5、6、7、9和10作為Ⅱ類,Sirtuin1至7為Ⅲ類,HDAC11為Ⅳ類[26]。SIRT1(Sirtuin1)是一種依賴于煙酰胺腺苷二核苷酸(NAD+)的去乙?；?與酵母細胞中與物質(zhì)代謝和長壽有關(guān)的沉默信息調(diào)節(jié)因子SIR2同源,與眾多基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控、能量代謝及細胞衰老過程的調(diào)節(jié)有關(guān)[27]。研究發(fā)現(xiàn)SIRT1對多種脅迫因子,包括溫度、滲透壓等都有明顯的響應(yīng)[28-29]。而HDAC1是多種蛋白復(fù)合物的催化亞基,參與多種細胞活動[30]。HDAC3參與許多病理過程,具有獨特的結(jié)構(gòu)和亞細胞分布特征以及共抑制依賴性[31]。HDAC4作為Ⅱa類HDAC的成員穿梭于細胞核和細胞質(zhì)之間,是介導(dǎo)多種細胞反應(yīng)的應(yīng)激響應(yīng)因子[32]。

本研究通過Western Blot技術(shù)發(fā)現(xiàn)刺參H3K9ac水平在高溫脅迫下發(fā)生了動態(tài)變化,并對刺參基因組中ajKAT2B、ajKAT5、ajKAT7、ajKAT8和ajSIRT1、ajHDAC1、ajHDAC3、ajHDAC4基因進行基因結(jié)構(gòu)解析和系統(tǒng)進化樹分析;利用qRT-PCR定量研究刺參在高溫脅迫0、6、48和96 h后這8個基因的表達變化模式,為深入開展刺參H3K9ac對高溫脅迫下基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品處理

實驗所用刺參于2021年6月采集自山東煙臺養(yǎng)殖場,快速轉(zhuǎn)運至實驗室暫養(yǎng)。每個養(yǎng)殖缸隨機放置6頭健康且體質(zhì)量為(100±10) g的刺參,在溫度18 ℃、鹽度30的條件下暫養(yǎng)7 d。在此期間,每天過量喂食一次配合飼料,并及時清除殘餌和糞便。暫養(yǎng)結(jié)束后,參考徐冬雪[33]的實驗方法,每組設(shè)置8個生物學(xué)重復(fù),取第一個養(yǎng)殖缸(水溫18 ℃)中的刺參腸道作為對照組,另外3個養(yǎng)殖缸通過快速加熱的方式,將水溫從18 ℃升至27 ℃,升溫速度約為2 ℃/h,而后保持(26±0.5) ℃水溫[33-34]。溫度升至26 ℃時刻記為0時刻,分別于6、48和96 h取刺參的腸道組織,并及時固定,保存在-80 ℃冰箱中備用。

1.2 H3K9的乙?；?H3K9ac)的相對定量

H3K9ac抗體選用Rabbit Acetyl-Histone H3 (Lys9) Antiboy(9649,CST),內(nèi)參蛋白選用histone H3,一抗為rabbit Histone H3 Antibody (4499,CST),二抗均為goat anti-rabbit IgG labelled with HRP (A0208,碧云天)。在預(yù)冷的離心管中放入準確稱取的刺參腸道組織,并以1∶9比例加入預(yù)冷的RIPA裂解液。4 ℃以12 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心30 min。保留上清液,測定蛋白濃度。將濃度一致的蛋白樣品在冰上解凍,并按4∶1比例加入5×蛋白上樣緩沖液,在95 ℃下煮沸變性5 min。蛋白樣品經(jīng)過12% SDS-PAGE電泳分離后轉(zhuǎn)移到PVDF膜上,然后放置于5%的脫脂牛奶中,室溫封閉1 h,封閉結(jié)束后,將膜放置于一抗中,4 ℃孵育過夜[33]。TBST溶液漂洗3次,將膜與指示抗體在4 ℃下孵育過夜,加入二抗室溫孵育1 h[35]。用BeyoECL Plus顯色工作液顯影、定影,獲得蛋白條帶,用 NIH Image 1.63 software (Syngene, Cambridge, UK)圖像分析軟件對條帶的灰度值進行分析,獲得目的蛋白的相對表達量[36]。

1.3 刺參HATs 和 HDACs基因結(jié)構(gòu)分析和系統(tǒng)進化樹的構(gòu)建

從NCBI中獲得刺參基因組信息(ASM275485v1),篩選并分析HATs和HDACs基因的CDS和其對應(yīng)的基因組序列。通過pI/Mw tool (https://web.expasy.org/compute_pi/)分析蛋白質(zhì)分子量(Molecular weight, Mw)和等電點等特征(Isoelectric point, pI)。通過在線程序MEME(https://meme-suite.org/meme/tools/meme)獲得蛋白的基序組成。通過TBtools生成外顯子-內(nèi)含子基因結(jié)構(gòu)圖。

從NCBI下載各物種的ajKAT2B、ajKAT5、ajKAT7、ajKAT8和ajSIRT1、ajHDAC1、ajHDAC3、ajHDAC4基因的氨基酸序列,利用Clustal W和 Mega4.0 軟件進行物種間的多重序列比對,并構(gòu)建物種間各基因的系統(tǒng)進化樹,通過在線程序Evolview (https://www.evolgenius.info/evolview/#login)美化進化樹。

1.4 mRNA提取及qRT-PCR檢測

采用Trizol試劑(Invitrogen)提取刺參腸道組織的mRNA,檢測RNA提取的完整性、純度和濃度后,利用試劑盒PrimeScriptTMRT reagent Kit with gDNA Eraser(RR047A, Takara)反轉(zhuǎn)為cDNA,用試劑TB Green?Premix Ex TaqTM(RR420A, Takara)進行qRT-PCR 實驗[33]。根據(jù)各基因的序列信息,設(shè)計qRT-PCR所需要的正向引物和反向引物,以β-actin作為內(nèi)參基因,并設(shè)計出對應(yīng)的引物(見表1)。體系為20 μL,反應(yīng)程序為:94 ℃維持5 min;40個循環(huán)的94 ℃ 30 s,58 ℃ 30 s,72 ℃ 30 min;72 ℃ 10 min;并添加溶解曲線[37]。以β-actin作為內(nèi)參基因, 采用 2-△△Ct法計算目的基因的相對表達水平[38]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS19.0 軟件 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 對所有目的基因表達量的數(shù)據(jù)進行方差齊性檢驗(F-test)[39]。采用單因素方差分析(One-way ANOVA)對符合方差齊性的數(shù)據(jù)進行檢驗。相對表達量表示為平均數(shù)±標準差(Mean±SD)。P<0.05為顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 高溫脅迫下刺參H3K9ac動態(tài)變化特征

在高溫脅迫下,刺參的H3K9乙?；接忻黠@動態(tài)變化(見圖1)。在26 ℃脅迫48 h后,刺參H3K9乙?；@著升高,是對照組的1.73倍(P<0.05);在26 ℃脅迫96 h后,刺參H3K9乙?；@著降低,是對照組的0.70倍(P<0.05)。

(數(shù)值含義為平均值±標準差(n=3)。圖形上方標不同的字母表示差異顯著(P<0.05),標相同的字母表示差異不顯著(P>0.05)。Values indicate mean±SD (n=3).The different letters in the figure mean significant difference (P<0.05), and the same letters mean insignificant difference (P>0.05).)

2.2 刺參HATs和HDACs基因結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)進化樹分析

組蛋白乙?；绞艿揭阴；负腿ヒ阴；傅恼{(diào)控。通過刺參基因組序列,篩選并分析重要的乙?；负腿ヒ阴；傅幕蚝偷鞍捉Y(jié)構(gòu)(見圖2):ajKAT2B基因長度為9 976 bp,有11個外顯子,編碼540個氨基酸序列,蛋白等電點和分子量預(yù)測為8.79

圖2 刺參HATs和HDACs基因結(jié)構(gòu)

和61.41 kDa;ajSIRT1基因長度為7 338 bp,有7個外顯子,蛋白等電點和分子量預(yù)測為5.51和55.14 kDa;ajKAT7基因長度為5 797 bp,有6個外顯子,編碼281個氨基酸,蛋白質(zhì)等電點和分子量分別預(yù)測為8.99和33.35 kDa;ajKAT5基因長度為11 219 bp,有12個外顯子,編碼470個氨基酸,蛋白質(zhì)等電點和分子量分別預(yù)測為9.10和55.08 kDa;ajKAT8基因長度為6 652 bp,有9個外顯子,編碼429個氨基酸,蛋白質(zhì)等電點和分子量分別預(yù)測為9.05和51.03 kDa;ajHDAC1基因長度為5 121 bp,有5個外顯子,編碼202個氨基酸,蛋白質(zhì)等電點和分子量分別預(yù)測為6.59和23.26 kDa;ajHDAC3基因長度為10 768 bp,有11個外顯子,編碼428個氨基酸,蛋白質(zhì)等電點和分子量分別預(yù)測為5.16和49.08 kDa;ajHDAC4基因長度為23 459 bp,有23個外顯子,編碼875個氨基酸,蛋白質(zhì)等電點預(yù)測為7.22(見表2)。下載各個物種相應(yīng)基因后,進行進化樹構(gòu)建。結(jié)果表明:刺參ajKAT2B和ajSIRT1均與棘皮動物門的棘冠海星(Acanthasterplanci)和紫色球海膽(Strongylocentrotuspurpuratus)的對應(yīng)基因聚類在最近的分支,ajKAT5與綠海膽(Lytechinusvariegatus)的對應(yīng)基因聚類在最近分支,ajKAT7、ajKAT8和ajHDAC3、ajHDAC4與棘皮動物門的紅海盤車(Asteriasrubens)位于相鄰的枝條上,具有較強的同源性;刺參大多數(shù)HATs和HDACs基因與哺乳動物門的人類(Homosapiens)和鼠科(Rattusrattus和Musmusculus)對應(yīng)的基因聚類在最遠的分支(見圖3)。

圖3 刺參HATs和HDACs基因結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)進化樹

通過MEME共鑒定出15個基序。如圖4所示,除了ajKAT2B,乙?；傅拇蠖鄶?shù)基因的基序分布和數(shù)量相同,且基序在結(jié)構(gòu)上排列一致,在基本相同的位置,基序高度保守;類似的,去乙酰化酶除了ajSIRT1和ajHDAC4外,大多數(shù)基因的基序分布和數(shù)量相同,且基序在基本相同的位置且排列一致。

圖4 刺參HATs和HDACs基因保守基序

2.3 刺參HATs和HDACs基因在高溫脅迫下的mRNA表達量

通過qRT-PCR對4種HATs基因的mRNA表達的定量研究發(fā)現(xiàn)(見圖5),ajKAT2B在高溫脅迫48 h后有顯著上升,表達量是對照組的1.90倍(P<0.05);在高溫脅迫96 h后,ajKAT2B的表達量則開始下降,與對照組無顯著差異(P>0.05)。ajKAT5在高溫脅迫48 h后表達量顯著高于對照組,約為對照組的2.39倍(P<0.05);在高溫脅迫96 h后,ajKAT5的表達量則與對照組相比顯著下降(P<0.05)。ajKAT7的表達量在高溫脅迫48和96 h后均顯著高于對照組,分別為對照組的2.76和2.37倍(P<0.05)。在高溫脅迫48 h后ajKAT8的表達量顯著上升,約為對照組的4.64倍;在高溫脅迫96 h后,ajKAT8的表達量開始下降,與對照組無顯著差異(P>0.05)。

(數(shù)值含義為平均值±標準差(n=5)。圖形上方標不同的字母表示差異顯著(P<0.05),標相同的字母表示差異不顯著(P>0.05)。 Values indicate mean±SD (n=5).The different letters in the figure mean significant difference (P<0.05), and the same letters mean insignificant difference (P>0.05). )

對4種HDACs基因的mRNA表達的定量研究發(fā)現(xiàn)(見圖5):刺參基因ajSIRT1在高溫脅迫6和48 h后均有明顯的上升,表達量分別為對照組的2.31和1.63倍(P<0.05);在高溫脅迫96 h后,ajSIRT1的表達量下降至與對照組無顯著差異水平(P>0.05)。ajHDAC1在高溫脅迫6 h后表達量顯著降低,在48 h后顯著升高并達到峰值,約為對照組的2.51倍;在高溫脅迫96 h后,ajHDAC1的表達量開始下降,與對照組無顯著差異(P>0.05)。ajHDAC3和ajHDAC4的表達量的變化趨勢類似,在高溫脅迫6 h后均顯著上升,表達量分別為對照組的3.01和3.61倍(P<0.05),在48 h后開始下降至與對照組無顯著差異的水平(P>0.05),在高溫脅迫96 h后,ajHDAC3與對照組相比顯著下降(P<0.05),而ajHDAC4繼續(xù)下降與對照組無顯著差異(P>0.05)。

3 討論

組蛋白乙酰化是重要的轉(zhuǎn)錄后修飾方式之一,對生物的環(huán)境適應(yīng)性具有重要意義[40]。H3K9ac作為一種組蛋白乙?；揎?常被認為與基因的轉(zhuǎn)錄激活相關(guān)[41-42]。有關(guān)H3K9ac在環(huán)境脅迫下的變化特征,及其對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控作用在植物和高等動物中的研究較為廣泛,例如,在擬南芥(Arabidopsisthaliana)的研究中發(fā)現(xiàn),干旱脅迫可導(dǎo)致其H3K9ac增加,增加水分后其H3K9ac又迅速降低[43]。低氧處理下,哺乳動物細胞整體的H3K9乙?；斤@著下降[16,44]。溫度是影響生物最重要的環(huán)境因子之一。在植物中研究發(fā)現(xiàn),低溫可導(dǎo)致組蛋白乙?；降目焖僮兓?且這種變化是可逆的[45]。短暫的高溫脅迫導(dǎo)致的玉米幼苗葉片組織的H3K9ac明顯升高[17]。研究海洋生物對高溫的生理生態(tài)響應(yīng)在全球變暖的背景下意義重大,但目前在海洋動物中對高溫脅迫下H3K9乙酰化水平的特征及作用卻鮮有報道。

由于刺參對于溫度非常敏感,在溫度驟升情況下,會出現(xiàn)吐臟、化皮等應(yīng)激反應(yīng)。組蛋白乙?；鳛橹匾霓D(zhuǎn)錄后調(diào)控方式,在刺參中開展高溫脅迫下組蛋白乙酰化修飾特征及其調(diào)控機制的研究具有重要的意義。本研究結(jié)果表明:在26 ℃高溫脅迫下,刺參腸道組織整體的H3K9ac水平隨著脅迫時間呈明顯的動態(tài)變化:具體表現(xiàn)為脅迫48 h后有明顯的上升,然后在96 h又迅速下降。目前普遍認為組蛋白乙酰化可以使其染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散,促進基因的轉(zhuǎn)錄激活或延伸過程[11-13]。我們從以上結(jié)果推測:高溫脅迫下,受到H3K9ac調(diào)控的基因轉(zhuǎn)錄也呈先上升后下降的趨勢。高溫脅迫會導(dǎo)致很多功能基因表達量發(fā)生顯著變化,很多重要的熱脅迫響應(yīng)基因(如HSP10、HSP60、HSP26、HSP70和HSP90)mRNA表達量在短時間內(nèi)迅速升高,但隨著脅迫時間的延長而逐漸下降[34,46]。因此,我們推測高溫脅迫下刺參H3K9ac的動態(tài)變化對調(diào)控?zé)崦{迫響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄起到重要作用。

組蛋白的乙?；接梢幌盗薪M蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HATs)和去乙?；?HDACs)競爭性作用共同決定。組蛋白乙?；揎椣嚓P(guān)基因的表達情況可以間接反映組蛋白乙?；揎椀倪^程,本研究在刺參基因組中篩選了組蛋白乙酰化修飾的8個代表性酶基因(HATs:ajKAT2B、ajKAT5、ajKAT7和ajKAT8;HDACs:ajSIRT1、ajHDAC1、ajHDAC3和ajHDAC4),然后對其基因結(jié)構(gòu)進行解析并對保守基序進行分析。結(jié)果表明,刺參的大多數(shù)HATs基因的基序分布和數(shù)量相同,其中ajKAT5、ajKAT7和ajKAT8同屬于組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶MYST家族,基序在結(jié)構(gòu)上排列一致,基序在基本相同的位置,且高度保守,因此推測這3種基因行使大致相同的功能,對組蛋白進行乙?；揎?在HDACs中也發(fā)現(xiàn)相同的情況,ajHDAC1、ajHDAC3作為Ⅰ類HDACs具有結(jié)構(gòu)相似的保守基序,與其他兩類HDACs有很大的區(qū)別,推測ajHDAC1、ajHDAC3行使類似的功能,而ajSIRT1和ajHDAC4調(diào)控不同的組蛋白去乙?；揎?。此外,4種HATs基因和4種HDACs基因的系統(tǒng)進化樹與物種進化樹呈現(xiàn)一致的趨勢,這也證明刺參HATs和HDACs的功能較保守。

為了進一步證明ajKAT2B和ajSIRT1在刺參高溫脅迫響應(yīng)中發(fā)揮作用,我們通過qRT-PCR對8個基因的mRNA表達進行了定量研究。結(jié)果表明:4種HATs基因的表達量均在高溫脅迫48 h后有明顯上升,并在脅迫96 h后出現(xiàn)下降趨勢,其中ajKAT2B,ajKAT8下降到對照組水平,這與之前王天明等[47]在對刺參長時間夏眠的研究中KAT2B在0～5 d的表達量無明顯變化的結(jié)果是一致的。4種HDACs基因中,除ajHDAC1外,其余3種HDACs均在高溫脅迫6 h后表達量達到最高,而后逐漸下降;ajHDAC1在高溫脅迫6 h后有明顯的下降,又在48 h后迅速上升,后降低至對照組水平,這與陳慕雁等研究結(jié)果中刺參組蛋白脫乙?；D(zhuǎn)移酶在夏眠期間表達量的檢測結(jié)果相符,這表明HDAC4的表達量在深度夏眠期的腸道組織中顯著增加,當(dāng)夏眠解除時又恢復(fù)到正常水平[38],李尚俊等的研究也證明刺參腸道的HDAC3在高溫脅迫下迅速上升,在6 h后略有下降,說明刺參在高溫脅迫下的表觀遺傳調(diào)控隨著脅迫時間的延長最終趨于平穩(wěn)[48]。上述結(jié)果表明,在高溫脅迫下,刺參HATs和HDACs的響應(yīng)均是短暫而動態(tài)的。以上結(jié)果與其他物種中相關(guān)基因mRNA表達水平的研究結(jié)果相一致,例如,40 ℃脅迫1 h處理會導(dǎo)致擬南芥GCN5基因的mRNA水平顯著上升[19]。在對斑馬魚的研究中發(fā)現(xiàn),敲降組蛋白去乙?；富騂DAC8使ZF4細胞的死亡增加[49]。對一種潮間帶帽貝(Cellanatoreuma)的研究發(fā)現(xiàn),SIRT1對高溫脅迫和滲透壓脅迫均有明顯的響應(yīng),可作為脅迫環(huán)境下的指示基因[28]。研究還發(fā)現(xiàn),在34 ℃脅迫1和4 h的帽貝SIRT1的mRNA表達量相比于對照組(16 ℃)顯著升高[50]。

在高溫脅迫下刺參HATs和HDACs均有短暫升高的響應(yīng),兩者表達量的變化可能是導(dǎo)致高溫脅迫下H3K9ac動態(tài)變化的原因之一,從而進一步影響基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控及其對高溫的耐受能力。但是,組蛋白乙?；瘎討B(tài)變化的調(diào)控機制非常復(fù)雜,可能有除以上HATs和HDACs外的其他關(guān)鍵的組蛋白乙酰化相關(guān)酶基因參與該過程,這還需要進一步深入研究落實。

4 結(jié)語

組蛋白修飾是重要的表觀調(diào)控方式,對生物在環(huán)境脅迫下基因的轉(zhuǎn)錄表達和環(huán)境耐受性有明顯的作用。本文首次在刺參中研究了高溫脅迫下H3K9乙?；降膭討B(tài)變化,推測該變化對刺參高溫脅迫下基因的轉(zhuǎn)錄表達調(diào)控有明顯的作用。組蛋白乙酰化水平由乙酰轉(zhuǎn)移酶和去乙?；腹餐瑳Q定,刺參多種HATs和HDACs在mRNA水平上對高溫脅迫均有明顯響應(yīng),這可能是導(dǎo)致該過程中H3K9ac變化的因素之一。