Tet1介导的DNA去甲基化在鲤鱼前体脂肪细胞成脂分化中的作用及调控机制研究

Fatty liver is one kind of physiological phenomenon characterized by excessive fat accumulation in the liver of fish and a general term for its related metabolic diseases, which has become one of popular problems, impeding the sustained and healthy development of the aquaculture industry. Sponsored by National Natural Science Foundation of China (NO.31402281, completed), we have found that ATGL and G0S2 are both the key factors of triglyceride metabolism in Cyprinus carpio. Base on the results, the project will focus on the formation mechanism of lipocyte in fish. We will obtain the cells with Tet1 overexpressed in preadipocytes and Tet1 knocked out in preadipocytes by cell culture and transfection; we also will establish the model of Tet1 overexpressed and Tet1 knocked out in Cyprinus carpio. This study will elucidate the function and regulatory mechanism of adipogenesis differentiation of preadipocyte in Cyprinus carpio by Tet1 on DNA demethylation. The study will provide the scientific results for the formation mechanism of fatty liver in Cyprinus carpio. Moreover, it will provide the accurate molecular marker for the diagnose of fatty liver in fish and the risk alarm in aquaculture industry.

鱼类脂肪肝是一种描述鱼类肝脏肝脂过量蓄积为特征的生理现象及其相关代谢性疾病的统称，目前已成为严重困扰水产养殖业持续健康发展的难题之一。在国家自然科学基金的资助下（31402281，已结题），申请者发现ATGL和G0S2是鲤鱼脂肪水解与蓄积的关键因子。在此基础上，本项目以鱼类脂肪细胞的成因作为切入点，通过细胞转染获得Tet1基因过表达、Tet1基因敲除两种鲤鱼前体脂肪细胞，同时建立Tet1基因过表达、Tet1基因敲除两种鲤鱼模型，研究Tet1介导的DNA去甲基化在鲤鱼前体脂肪细胞成脂分化中的作用及调控机制，为揭示鲤鱼脂肪肝形成的分子机制提供科学依据，并为鱼类脂肪肝的早期诊断与养殖的风险预警提供准确的分子标记。

鱼类脂肪肝是一种描述鱼类肝脏肝脂过量蓄积为特征的生理现象及其相关代谢性疾病的统称，目前已成为严重困扰水产养殖业持续健康发展的难题之一。我们以鱼类脂肪细胞的成因作为切入点，通过细胞转染获得TET1基因过表达、TET1基因敲除两种鲤鱼前体脂肪细胞，同时建立TET1基因过表达、TET1基因敲除两种鲤鱼模型展开研究。鲤鱼肝脏是蓄积锌的主要器官，锌能够影响鱼类脂肪沉积与代谢，同时性别差异也对脂肪代谢产生影响。以此为基础，我们引入锌和性别两种变量开展进一步研究。我们将血清中不同参数的变化与肝脏基因转录组结合分析以探讨注射葡萄糖后鲤鱼的免疫应激反应。短期急性注射葡萄糖刺激可增加血清GLU和白蛋白水平。这些刺激作用意味着免疫系统是由血糖调节的。除血清变化外，葡萄糖注射液还可调节肝脏基因表达。研究表明锌显著提高鱼类脑、肝和肠的TET基因亚型的表达。我们推测锌离子的积累破坏了肝组织的金属离子平衡，进而改变了TET基因转录和生理功能。转录组数据显示锌处理后，大量的基因富集到了与甲基化相关的生物过程，进一步揭示了TET基因亚型和其他显著变化的基因共同富集到了肝脏引起脂质应答。脂肪代谢信号通路结果表明，低锌组的TET等显著变化的基因在雌鱼肝脏中大量富集并与脂质应答和含氧化合物应答相关；高锌组在雄鱼脑中显著变化的基因富集于脂质应答和免疫相关。对大脑和肝脏转录特征的综合分析表明，锌失调的基因（和途径）与感觉功能、昼夜节律、葡萄糖和脂质代谢以及淀粉样蛋白 β 蛋白清除有关。同时，锌暴露会导致大脑和肝脏的生理性平衡障碍，从而导致神经行为障碍和神经退行性变样行为，证实了TET基因调节早期代谢改变和晚期的炎症反应的功能。锌暴露使脑-肠轴在神经递质、营养物质和核苷酸代谢物方面的双向相互作用失调，然后导致鱼的身体(运动)和精神(焦虑和/或压力)状况产生了异质性改变。综上所述我们的研究为揭示鲤鱼脂肪肝形成的分子机制提供了进一步的科学依据。