鱼类牛磺酸合成能力的调控机制

牛磺酸对鱼类渗透压调节、胆盐合成、免疫应激等起着不可或缺的生理作用。随着在水产饲料中更多地使用植物蛋白源（缺乏牛磺酸）替代鱼粉（牛磺酸含量丰富），养殖鱼类所需的牛磺酸只能来自动物自身合成与饲料中的额外补充。实现饲料中牛磺酸的精准添加取决于对养殖对象本身牛磺酸合成能力与调节机制的全面了解。本项目选取具有重要经济意义的水产养殖海水鱼（牙鲆）与淡水鱼（虹鳟）代表种为研究对象，分别从酶活力控制、细胞营养感知、饲料中营养物质对代谢的调节作用三个不同层次全面分析鱼类牛磺酸生物合成的调控机理，为合理设计以植物蛋白源为主的饲料配方、提高养殖效果奠定理论基础。

牛磺酸是鱼类一种重要的条件性必需氨基酸，其参与鱼体渗透压调节、胆盐合成、免疫应激等多种重要的生理过程。不同鱼类牛磺酸合成能力差异很大。本项目运用比较研究的方法，选取了具有重要经济意义的养殖鱼类虹鳟（牛磺酸合成能力较强）和牙鲆（牛磺酸合成能力较弱）为主要研究对象，采用摄食生长实验与离体细胞模型相结合的方式，首次系统地解析了鱼类牛磺酸合成关键酶——半胱氨酸双加氧酶（Cysteine Dioxygenase, CDO）和半胱亚磺酸脱羧酶（Cysteine Sulfinate Decarboxylase, CSD）在转录水平、翻译水平、酶活力水平的调控机制，初步阐明了鱼类牛磺酸合成能力的调控的分子机制。本项目主要完成以下工作：（1）比较了相同规格虹鳟和牙鲆幼鱼牛磺酸合成能力，结果表明同规格虹鳟幼鱼肝脏中CDO在mRNA水平、蛋白水平、以及酶活力水平均显著低于牙鲆，而CSD的表达量及酶活力均显著高于牙鲆；（2）测定了牛磺酸合成能力随发育阶段的变化，结果表明随着鱼体的生长，虹鳟肝脏中CDO的表达以及酶活力逐步降低，而CSD 逐步升高；（3）运用细胞转染技术离体研究牛磺酸合成的营养调控，结果表明虹鳟CDO 对于半胱氨酸的响应更加强烈；通过蛋白定点突变、重组表达、酶动力学曲线测定等研究表明不同物种CSD 活性位点氨基酸变异导致其催化活性的差异；（4）摄食生长实验表明鱼类自身牛磺酸合成受饲料含硫氨基酸的调节但调节能力有限。本项目的研究成果丰富了鱼类牛磺酸代谢的基础生物学信息，同时也为养殖鱼类饲料中牛磺酸的精准添加提供了理论依据。