利用转基因和基因敲除斑马鱼研究雌激素受体对GnRH和GnIH的调控机制

Enviromental eatrogens are able to disrupt fish reproduction endocrine activity through estrogen receptor signaling and injury fish reproduction eventully. However, the roles of estrogen receptors signaling in regulating fish reproduction endocrine are unclear. The mechanism underlying is uncovered too. Therefore, we utilized transgenic zebrafish as an model to study the influence of xenoestrogen on GnRH and GnIH expression. Then, generated single estrogen receptor knock-out zebrafish(Esr2a, Esr2b and Esr1) were used for uncovering the roles of estrogen receptors in the process of xenoestrogen regulating GnRH and GnIH expression. At last, we will generate estrogen receptors double knock-out zebrafish and estrogen receptors all knock-out zebrafish. With these different kinds of knock-out zebrafish, we analyses the changes of HPG activity and influence fish reproduction eventually. The aim of this project is to study the regulatory mechanism of different estrogen receptors in reprocution endocrine. As a whole, our study will analyse pathway of xenoestrogen disrupting fish reproduction endocrine and provide direct theoretical basis for aquaculture sustainable develpoment.

环境雌激素能通过体内的雌激素受体信号通路来干扰鱼类的生殖内分泌活动，最终损伤鱼类的生殖能力。然而，目前鱼类中不同的雌激素受体在生殖内分泌调控中的作用及分子机制并不清楚。鉴于此，本项目以转GnRH和GnIH启动子斑马鱼为材料研究外源雌激素对GnRH和GnIH表达的影响，其次，以雌激素受体单敲除斑马鱼为材料揭示三种雌激素受体（Esr2a、Esr2b和Esr1）在介导外源雌激素影响GnRH和GnIH表达中作用及分子机制。最后，以构建的雌激素受体单敲除、双敲除和全敲除斑马鱼为研究对象探讨不同的雌激素受体信号通路引起HPG轴活动变化并最终影响鱼类生殖的分子机理。本研究对雌激素受体在鱼类生殖内分泌的调控机制展开研究，探讨环境雌激素的生殖内分泌干扰途径，将为水产养殖的可持续发展提供最直接的理论依据。

本项目主要研究以斑马鱼为研究对象，采用基因敲除技术研究雌激素受体缺失对斑马鱼生殖和发育的影响。本研究获得了雌激素受体Esr2b敲除斑马鱼纯合子系，敲除系在第一外显子ATG后缺失16个碱基，无法形成有功能的蛋白质。Esr2b敲除后斑马鱼胚胎出现发育滞后的现象。通过将Esr2b敲除雌雄个体与野生型测交发现，Esr2b敲除只导致卵细胞质量下降，表现为发育滞后，死亡率显著高于对照（28.06%：5.5%），另外，Esr2b敲除后，雌激素受体下游目标的基因的表达如cyp19a1b和卵黄蛋白原Vtg基因对外源雌激素的诱导效应均显著下降，尤其是部分卵黄蛋白原（如Vtg1）出现对外源雌激素刺激完全没有响应的现象。这些研究表明Esr2b信号通路在斑马鱼胚胎发育中具有重要作用。.本研究构建了能准确标记内源GnIH的转GnIH斑马鱼系，通过转录因子结合分析数据库的分析（JASPAR）我们预测到GnIH启动子上有12个雌激素受体相关基因结合位点。外源雌激素暴露实验表明，1 uM 的雌激素不能影响GnIH 的表达，10 uM的雌激素则能显著促进GnIH的表达，当浓度达到100 uM时，则不能促进GnIH的表达。这表明外源雌激素确实能影响内源GnIH的表达，但超过一定浓度界限会不再响应。当Esr2b敲除后，高浓度的外源雌激素（100 uM）也能显著促进GnIH的表达。此外，本研究发现，Esr2b敲除斑马鱼胚胎中GnIH的表达量在其发育的2dpf和3dpf与野生型并无差别，从4dpf开始，GnIH的表达量则显著低于野生型斑马鱼。这表明Esr2b可能是参与负向调控GnIH基因，且这种调控关系建立在斑马鱼胚胎发育的第四天。.在本项目研究中还进行了外源环境污染物五溴苯对斑马鱼的毒理学效应。研究结果显示，五溴苯能干扰斑马鱼鱼鳔的充气，并最终导致斑马鱼死亡。通过qPCR、原位杂交等检测方法，我们认为五溴苯并不影响鱼鳔的发育过程而是通过干扰催乳激素受体信号通路（PRLra）引起斑马鱼体内离子减缓过程出现异常，最终导致鱼鳔充气失败。.我们的为研究为阐明雌激素受体信号通路与神经内分泌因子GnIH的调控关系打下了良好基础。