AKT/FoxO1通路对大口黑鲈糖异生的调控机制研究

Carnivorous fish has an extremely limited utilization of dietary carbohydrate, and the mechanism has not yet been clarified. The lack of effective regulation on gluconeogenesis may be one of the important reasons accounting for the limited utilization of carbohydrate in carnivorous fish when fed high-carbohydrate diet. Thus, elucidating the regulation mechanism of gluconeogenesis in carnivorous fish would contribute to improving the utilization of dietary carbohydrate. The forkhead transcription factor FoxO1 is a downstream signal molecule of protein kinase B (AKT) and plays a vital role in the regulation of mammalian gluconeogenesis. However, it’s unclear whether the FoxO1/AKT pathway is involved in the regulation of gluconeogenesis in carnivorous fish. Therefore, largemouth bass (Micropterus salmoides), an economically valuable carnivorous fish with limited utilization ability of carbohydrate, is chosen as a model to investigate the AKT/FoxO1 pathway and gluconeogenesis in response to carbohydrate level through the analysis of immunofluorescence staining, quantitative PCR and western blot, and further explore the regulation of AKT/FoxO1 pathway on gluconeogenesis in vivo and in vitro with mRNA transfection and RNA interfering techniques. The prospective results would contribute some insight to elucidating the regulation mechanism of gluconeogenesis in carnivorous fish.

肉食性鱼类对饲料中糖的利用能力极为有限，其机制至今尚未被阐明。摄食高糖饲料后不能有效地抑制糖异生被认为可能是其对糖不耐受的重要原因之一。因此，进一步阐明肉食性鱼类糖异生的调控机制，对于提高其对饲料中糖的利用能力具有重要的指导意义。叉头转录因子FoxO1是蛋白激酶B（AKT）的下游信号分子，在哺乳动物糖异生的调控中起着关键作用，然而AKT/FoxO1通路是否参与到肉食性鱼类糖异生的调控中尚不可知。因此，本项目选取具有重要经济价值且对糖不耐受的肉食性鱼类——大口黑鲈为研究对象，利用免疫染色、荧光定量PCR和蛋白免疫印迹技术，探究大口黑鲈AKT/FoxO1通路及糖异生途径对糖水平的响应。在此基础上，利用在体和离体研究模型，结合mRNA转染和RNA干扰等技术探讨AKT/FoxO1通路对大口黑鲈糖异生的调控作用。本项目的研究结果将为阐明肉食性鱼类糖异生途径的调控机制奠定基础。

肉食性鱼类摄食高糖饲料后不能有效地抑制糖异生，可能是其对糖不耐受的重要原因之一。本项目选取我国重要的养殖经济鱼类-大口黑鲈为研究对象，从AKT/FoxO1信号通路入手探究其糖异生的调控机制。利用RACE技术克隆得到大口黑鲈AKT1和FOXO1基因全长序列，分别编码473及680个氨基酸。基因序列分析表明其在进化上的保守性。亚细胞定位研究发现，AKT1及FoxO1基因在细胞核和细胞质均有表达。摄食生长实验结果表明，饲料糖水平的升高会造成大口黑鲈血糖的升高且肝糖原的累积。同时，高糖饲料显著抑制了AKT1基因的表达，但显著提高了FoxO1的表达且并未抑制糖异生。然而，外源胰岛素的注射可以激活AKT1/FoxO1通路，抑制大口黑鲈糖异生。RNA干扰实验证实了AKT1/FoxO1通路对大口黑鲈糖异生的调控作用。因此，肉食性鱼类摄食高糖饲料后不能有效地调控AKT1/FoxO1通路可能是其不能抑制糖异生的重要原因之一。综上，AKT1/FoxO1通路可作为提高大口黑鲈对糖利用能力的潜在靶点，这为阐明肉食性鱼类糖异生途径的调控机制奠定了基础，为通过营养干预手段提高其对饲料中糖的利用率提供理论依据。课题组成员多次参加国内学术会议，并做口头报告2次；发表SCI论文5篇，待发表文章2篇。申请专利2项。培养硕士生4名以及省部级人才3人次。