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17β-雌二醇对剑尾鱼卵黄蛋白原的诱导研究

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维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年8月 中国实验动物学报 ACTA LABORATORIUM ANIMALIS SCIENTIA SINICA August,2007 Vo1.15 No.4 ===================一 第l5卷第4期 防防 研究报告 、 ; e 1 713一雌二醇对剑尾鱼卵黄蛋白原的诱导研究 温茹淑 ,方展强 ,江世贵 ,马广智 ,徐杰 (1.华南师范大学生命科学学院,广州510631;2.农业部渔业生态环境重点开放实验室, 广东省渔业生态环境重点实验室,中国水产科学研究院南海水产研究所,广州 510300; 3.嘉应学院生物系,梅州514015) 【摘要】 目的研究17t3-雌二醇(E2)暴露对雄性剑尾鱼( 7 M helleri)卵黄蛋白原(viteHogenin,Vtg)诱 导作用作为环境风险评价(ERA)的有效生物学标记的可行性。方法 以E2诱导的剑尾鱼雄性个体的整体匀浆液 为材料,采用Sephaeryl S-300凝胶过滤层析柱和Q Sephaosre阴离子交换柱从剑尾鱼体内提纯Vtg。结果确定了被 纯化的剑尾鱼Vtg在4%一7.5%Native PAGE电泳中相对分子质量为540×103。4%一7.5%Native PAGE电泳后的 凝胶分别利用苏丹黑B进行脂蛋白染色、高碘酸.Schif试剂进行糖蛋白染色和甲基绿进行磷蛋白染色,表明剑尾鱼 Vtg是一种富含糖、脂、磷的蛋白。结论有效生物学标记。 表明雄性剑尾鱼卵黄蛋白原的诱导变化可作为环境风险评价(ERA)的 【关键词】剑尾鱼;卵黄蛋白原;提纯;环境风险评价 【中图分类号】Q176 【文献标识码】A 【文章编号】1005.4847(2007)04.0280.05 Induction of Vitellogenin by 17一Estradiol in Swordtail Fish(Xiphophorus helleri) WEN Ru.shu ~,FANG Zhan.qiang ,JIANG Shi.gui ,MA Guang.zhi ,XU Jie (1.School of Lifo Sciences,South China Normal University,Guangzhou 510631。China; 2.Key Laboratory of Fishery Ecological Environment,Ministy of rAgriculture,Key Laboratory of Fishery Ecological Envionment,Guangdong Prrovince,South China Sea Fisheries Research Institute,CAFS,Guangzhou 510300,China; 3.Department of Biology,Jiaying University,Meizhou 514015,China) 【Abstract】Objective To explore if induction of vitellogenin(Vtg)by 17 13・estmdiol in male swordtail ifsh( 脚 n helleri)can be used as a valid biomarker for envionmentrl raisk assessment(ERA).Methods Vtg Was puriifed from whole body homogenate(WBH)of estradiol・17 13 treated(10 ktg/mL ambient freshwater for 21 days)male swordtail fish by gel filtration (Scphaeryl S-300)and anion exchange chromatography(Q Scpharose),respectively.Results Vtg appeared to exist as a homotrimer of approximately 540×103 in native polyaerylamide gel electophorresis(PAGE).Vtg Was characterized as a phospholipoglyeoprotein by native PAGE and staining of gels for phosphorus with methyl green,for lipids with Sudan black B,and for carbohydrates with periodic acid・Schif reagent.It also indicated that the purified proteins resembled the Vtg in other teleost species,and therefore reasonably identiied afs swordtail fish Vtg.Conclusion The results indicated that Vtg in male swordtail ifsh could be considered as a valid biomarker for envionmentrl raisk assessment(ERA). 【Key words】Swordtail fish(脚7 M helleri);Vitellogenin;Puriifcation;Enviornmentla irsk assessment 环境雌激素(environmental estrogen)对人类和 野生动物的有害效应己引起人们的广泛关注。由于 环境中环境雌激素的含量极低,虽然使用化学分析 的方法可以检测,但是其方法繁琐且费用成本较高, [基金项目]农业部渔业生态环境重点开放实验室开放基金和 广东省渔业生态环境重点实验室开放基金项目(2005—9);广东省科 技计划项目(编号:2004B40101015)资助。 因而目前使用生物标志物快速检测环境雌激素的方 法已经得到许多学者的推崇。近年来,许多研究人 员开始着手建立潜在环境雌激素的筛选方法。目 [作者简介]温茹淑(1974一),女,硕士;研究方向为水生态毒理 学。 [通讯作者]方展强;Email:fangzhq@scnu.edu.ca 前,己有多种筛选方法得以应用。鱼类终生生活在 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国实验动物学报2007年8月第l5卷第4期Acta Lab Anim Sci Sin,August,2007,Vo1.15.No.4 281 水中,对水环境中的污染物十分敏感,因而已经成为 监测环境雌激素的理想实验动物。通常情况下卵黄 蛋白原(vite110genin,Vtg)存在于性成熟雌性硬骨鱼 类的血液中,在雄鱼和未成熟的雌鱼体内不存在或 仅有极微量存在n ,但在外界雌激素或雌激素类 似物的诱导下鱼类肝脏也能大量产生Vtg 。因 此作为雌激素的诱导产物,Vtg可以作为在外界雌 激素或其他内分泌干扰物作用下的鱼类体内的一种 生物指标蛋白。建立在鱼类的卵黄蛋白原(Vtg)水 平的筛选方法,因其特异性,已受到高度重视。 剑尾鱼(Xiphopho ̄heUeri)是一种热带淡水小 型鱼类,由于体型小、繁殖周期短,易饲养,可在实验 室条件下进行纯化培育;又因其对某些有机物或重 金属敏感,已被推荐作为生态毒理学测试的理想实 验动物 _7_,但是迄今为止以它作为实验动物检测 环境雌激素的研究尚未报道。本课题通过研究17p. 雌二醇(E’)暴露对雄性剑尾鱼(Xiphophorus helleri)卵黄蛋白原(vitellogenin,Vtg)诱导作用评估 作为环境风险评价(ERA)的有效生物学标记的可 行性 1材料与方法 1.1药品与仪器 所使用的药品17p雌二醇(E:)购自Sigma公 司,丙烯酰胺和N,N’甲叉双丙烯酰胺购自Promega 和天象人生物有限公司,高相对分子质量标准蛋白 和次高相对分子质量标准蛋白购自Amershan Pharmacia和上海生物化学研究所。使用北京六一 仪器厂的DYY llI.5型电泳仪和DYY llI.28A电泳 槽,瑞典Pharmacia公司的全自动快速蛋白质液相色 谱仪(FPLC),上海第三分析仪器厂的752紫外光栅 分光光度计及VIBER LOURMAI全自动凝胶成像分 析系统。 1.2实验动物 实验用的剑尾鱼由珠江水产研究所李凯彬工程 师惠赠,是同批孵化的性成熟雌、雄个体,体长为 4.35±0.5 am,体重为1.6±0.6 g。取回后在水族箱 (45 am×30 am×25 am,加入水体积为20 L)暂养 2周后进行卵黄蛋白原诱导实验。实验过程中2 d 换水1次,实验用水为连续曝气24 h的自来水,水 温(22±2)℃,pH为6.8,硬度为2.4度(德国度)。 饲料由珠江水产研究所提供,每天投喂2次。每组 均用同样管径的气头连续充气。 1.3卵黄蛋白原诱导实验 卵黄蛋白原(Vtg)诱导实验设1个雄鱼空白对 照组、1个雌鱼空白对照组,一个暴露于等体积混合 液水体的雄鱼对照组及3个不同浓度的雄鱼试验 组,每组投入实验鱼20尾。采用水体暴露的方法进 行诱导,先用丙酮溶解配成1 mg/mL的母液后,每次 换水时按不同的浓度将母液加入水中。使3个处理 组水体中的最终浓度分别为:1、10、50 gg/L,对照组 加入同等体积的丙酮。诱导时间为21 d。 诱导实验结束,进行剑尾鱼整体匀浆液的制备。 取雄性剑尾鱼,先测量体重、体长,将对照组和实验 组的个体分组,每一尾鱼用研钵研碎,加入2倍鱼体 重量的4℃预冷的匀浆缓冲液,在4℃下,10 000 r/ min,离心30 min。上清液用滤器过滤后用于层析或 保存在一80℃备用。 1.4卵黄蛋白原提纯 用全自动快速蛋白质液相色谱仪(FPLC)分2 步进行层析,整个过程温度控制在4℃。 1.4.1第一步用凝胶过滤层析:样品共2个,分别 为经17p雌二醇诱导雄鱼的匀浆液和未经17p雌二 醇诱导雄鱼的匀浆液。柱子填料为:Sephac ̄lS.300 HR,柱子体积为140 mL,柱直径为1.6 am,高度为70 am,缓冲液为50 mmol/L Tris.HC1(含1 mmol PMSF, pH 8.0)。2个样品所设定的层析条件相同,上样前 先平衡1.5个柱体积再上样,上样量为2 mL,洗脱 1.5个柱体积。流速为1 mL/min下洗脱;检测器波 长280 nm,蛋白组分收集用1 mL的离心管收集,将 洗脱曲线上出现的各峰所对应的洗脱样品收集,并 进行4%~7.5%Native PAGE电泳检测,同时将所 得洗脱峰型和对照(未经诱导雄鱼的匀浆液)的洗 脱峰作对比,分析哪一个洗脱峰可能包含有Vtg蛋 白。将可能含有Vtg蛋白的洗脱峰收集,在一80℃ 下保存备用。 1.4.2第二步阴离子交换层析:将凝胶过滤层析后 的蛋白组分别用于阴离子交换层析,柱子的填料为 Q Sepharose fast flow(Pharmacia),柱子体积为140 mL,柱直径为2.6 am,高度为14 cm。缓冲液A为50 mmol/L Tris—HC1(含1mmol/L PMSF,pH 8.0),缓冲液 B为缓冲液A+1 mol NaC1。流速为6 mL/min,样 品进行0~1mol/L NaC1梯度线性洗脱。设定层析方 法:上样前平衡0.5倍柱体积,上样11 mL,用2倍柱 体积缓冲液A把未结合在柱子上的蛋白洗脱下来, 然后0~1moYL NaC1梯度线性洗脱5个柱体积,再 维普资讯 http://www.cqvip.com 282 中国实验动物学报2007年8月第15卷第4期 Acta Lab Anim Sci Sin,August,2007,Vol・15・No・4 用1 mol/L NaCl再洗脱2个柱体积。在检测器波长 280 nm,每5 mL进行收集。洗脱的各峰蛋白在4% ~7.5%Native PAGE电泳中检测Vtg相对分子质量 及其纯度。 1.5卵黄蛋白原纯度和相对分子质量鉴定 通过4%~7.5%Native PAGE电泳来鉴定Vtg 的纯度,待测样品和标准蛋白均分别加入等体积的 Native PAGE电泳指示剂,混匀后即可上样。每个泳 道加入25 的样品缓冲溶液,样品与上样缓冲液 以1:1混合,上样缓冲液为40%的蔗糖加少量的溴 酚蓝。marker采用Pharmacia公司的Native PAGE高 相对分子质量标准试剂盒为标记以鉴定Vtg的纯度 及相对分子质量。电泳起始电压为120 V,待溴酚 蓝前沿进入分离胶后调整电压为200 V,当前沿跑 至底部后再跑1~2 h停止电泳。取出凝胶放入考 马斯亮蓝R一一日口oj田目目0∞ 葛8曩七2 《 250染色液中染色2 h左右,再用脱色液  (10%乙酸)脱色。 1.6卵黄蛋白原含糖、磷、脂特性的鉴定 对Vtg做Native PAGE凝胶电泳,胶浓度为4% ~7.5%的分离胶和4%的浓缩胶,将同一块胶分成 四份切下来,分别进行考马斯亮蓝染色,糖蛋白染 色、脂蛋白染色、磷蛋白染色。糖蛋白和磷蛋白的检 测参照Sun的方法 ;脂蛋白的检测参照杨安钢 等 方法进行。 2结果与分析 2.1卵黄蛋白原的凝胶过滤层析结果 如图1所示,诱导后雄鱼整体匀浆液样品有6 个洗脱峰;未诱导的雄鱼样品有5个峰。分别取每 个样品的各洗脱峰进行4%~7.5%Native PAGE电 泳,并进行了糖、脂、磷蛋白检测。诱导后雄鱼样品 的蛋白洗脱组分根据上面方法进行电泳后,结果显 示第2个洗脱峰能够同时被考马斯亮蓝、甲基绿、苏 丹黑、碱性品红4种染色方法同时染色,但蛋白条带 较淡,说明诱导后雄鱼整体匀浆液样品的第2个洗 脱峰可能含有卵黄蛋白原,是要收集的目的蛋白组 分,另外,对比2个样品的层析结果(图1),可以看 出诱导后雄鱼整体匀浆液样品的第二个洗脱峰处, 未诱导的雄鱼样品在此处没有此洗脱峰,从而也可 以确定该峰是要收集的含有Vtg的蛋白组分。因此 收集第二个洗脱峰作下一步的实验。 2.2阴离子交换层析结果 将凝胶过滤层析后收集的Vtg蛋白组分上Q 300 2oo l0o 0 洗脱体积/(mL) Elutionvolume(mL) 样品为:诱导后雄鱼整体匀浆液、对照雄鱼整体匀浆液, 柱子为Sephaeryl S-300 HR(XK 16/70)(Amershan Pharmacia, Biotech),洗脱液为:50 mmol/L Tris-HCl(含1 mmol/L PMSF,pH 8.0),流速为1 mL/min下洗脱,温度为4℃,蛋白组分每mL进 行收集.检测器波长280 nln 图1剑尾鱼整体匀浆液Sephacryl S-300 HR凝胶 过滤层析结果 Note:Sample:WBH from male contorl and estradiol・17一B treated male.Column:Sephacryl S-300 HR(XK 16/70).Amershan Pharmacia Biotech.Elution buffer:50 mM Tris pH 8.0.Flow rate:1 mL/min.Temperature:4℃.The eluate was collectde in 1-mL farctions while the UV absorbanee at 280 nln was monitored. F.喀.1 Gel fih ̄ation elution profiles of the supernatant ofWBH from male control Xiphophorus helleri and estradiol一 17一p treated male ^叩bn helleri on Sephacryl S-300 HR colunm Sepharose fast flow阴离子交换柱层析柱,进行0~1 mol/L NaCI梯度洗脱,获得2个洗脱峰A和B(图 2)。取各洗脱峰进行4%~7.5%Native PAGE电泳 检测,发现在盐浓度为36.8%时洗脱下的蛋白峰A 在考马斯亮蓝染色中含有大分子蛋白,相对分子质 量为(540±4.3)×10 (n=7)。该蛋白同时能被 糖、脂、磷蛋白检测方法检测(图3,见彩插3),且和 诱导后雄鱼整体匀浆液的一条蛋白带处于同一位 置,而这条蛋白带在对照雄鱼的整体匀浆液中是没 有的(图4)。因此可以鉴定峰A蛋白是目的蛋白 Vtgo 3讨论 3.1剑尾鱼卵黄蛋白原的相对分子质量和结构特 点 卵黄蛋白原(Vtg)是所有卵生动物的卵黄蛋白 的前体。Vtg相对分子质量在170×10 ~6OO×10 之间,它共价结合有糖和磷,非共价结合有脂类,因 此是一种磷脂糖蛋白。在脊椎动物中,Vtg在肝脏 中受雌激素的诱导而合成,然后分泌到血液中随血 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 284 中国实验动物学报2007年8月第l5卷第4期 Acta Lab Aniat Sci Sin,August,2007.Vo1.15.No.4 白条带染色较则明显。鉴于本文提纯的Vtg在 PAGE图谱上只显示540×10 一条带,说明已经纯化 至较高纯度。 3.3卵黄蛋白原作为指示鱼类受环境雌激素污染 生物学标记的可能性 本实验结果证明,雌二醇暴露能诱导雄性剑尾 鱼卵黄蛋白原产生,表明鱼体内卵黄蛋白原的诱导 作用可以作为环境风险评价(ERA)的有效生物学 标记。本实验以雄性剑尾鱼为实验动物,主要基于 以下几点考虑:首先,剑尾鱼雌雄外形区别明显,实 验取材较方便;其次,雌鱼体内存在卵黄原的清除机 制,而雄鱼体内则不存在该功能,因此若通过雌二醇 诱导,Vtg就成为雄鱼血清中的主要蛋白,从而便于 纯化,也便于进行Vtg的鉴定;最后,实验动物的取 材可以不受季节的限制。此外,剑尾鱼个体较小,如 何克服鱼体取血难问题,本实验参照Holbech 为了 解决小鱼体内取血困难而直接从斑马鱼整体匀浆液 中检测Vtg的办法进行,也取得较好结果。 (本文图3见彩插3)。 参 考 文 献 Goodwin A E,Grizzle J M,Bradley J T,Estridge B E.Monoclonal antibody-based immunoassay of vitellogenin in the blood of male channel catfish(1ctalurus punctatus)[J].Comp Bicohem Physiol 【J J,1992,101:441—446. [2] HalTies J E,Sheahan D A。Jobling S,et a1.Estrogenic activity in ifve United Kingdom rivers detcetde by measurement of vitellogenesis in caged male trout【J J.Enviorn Toxicol Chem,1997,16:534—542. [3] Yao ZX.Crim LW.A biochemical characterization of vitellogenins isolatde from the maline fish Ocean Pout,Lumpfish and Atlnatic Cod. Comp Bicohem Physiol,1996,113B:247—253. [4] Metcalfe C D。Metacalfe T L,Koparissis Y.Estrogenic potency of chemicals detcetde in sewage treatment plnat effluents as determined by in vivo assays with Japanese medaka(D latipes)[J]. Enviorn Toxicol Chem,200l。20:297—308. [5] 方展强。张风君,郑文彪,等.多氯联苯对剑尾鱼超氧化物歧 化酶活性的影响[J].中国实验动物学报,2004,12(2):96— 99. [6] 方展强,王春风.硒对汞致剑尾鱼鳃和肝组织总抗氧化能力 变化的拮抗作用[J].实验动物与比较医学,2005,25(3):136 l39. [7] 方展强,王春风,卫焕荣.硒对汞致剑尾鱼鳃和肝脏组织 Na+/K+.ATPase活性变化的拮抗性影响[J].应用与环境生 物学报,2006,12(2):220—223. [8] Sun XT,Zhang SC.Puriifcation and characteriaztion of a putative vitellogenin from the ovary of amphioxus(Branchiostoma belched tsingtaunese)[J].Comp Bicohem physicol,2001.129B:121—127. [9] 杨安钢,毛积芳,药立波.生物化学与分子生物学实验技术 [M].北京:高等教育出版社,2001,40—42. [1O] Copeland PA,Thomas P.The measurement of plasma vitellogenin levels in a marine teleost,the spotted seatorut(Cynoscion nebulosus) by homologous radioimmunoassay[J].Comp Bicohem Physical, 1988.9lB:l7—23. Utraabhand P,Bunlipatanon P.Plasma vitellogenin of grouper (Epinephel ̄malabaricus)ioslation and properties[J].Comp Bicohem Physiol,1996,115C:101—110. [12] 孙旭彤.文昌鱼的卵黄蛋白原的研究[D].博士学位论文,中 国海洋大学,青岛,2002. [13] 李康.周忠良,于静,等.鲫鱼卵黄蛋白原的ELISA检测[J]. 中国环境科学,2003,23(3):276—280. [14] 师晓栋.玫瑰无须售巴卵黄蛋白原及卵黄脂磷蛋白的纯化和免 疫学鉴定[D].博士学位论文,中国海洋大学,青岛,2003. [15] 孙亚宁.一种新的文昌鱼的卵黄蛋白原的鉴定和研究[D]. 硕士学位论文,中国海洋大学,青岛,2004. [16] Banaszak L,Sharroek W,Timmmln P.Structure and function of liopprotein:liopvitellinl J J.Annu Rev Biophys Chem,1991.20: 22l一246. [17] Hiramatsu N,Hara A.Relationship between vitellogenin and its erlatde egg yolk proteins in Sakhalin Taimen(Hucho Perryil)[J]. Comp Bicohem Physiol。1996,II5A:243—251. [18] Shiimzu M,Fujiwara Y,Fukada H,et a1.Puriifcation an identiifcation of a second form of vitellogenin from ascites of Medaka (Oryz/as Latipes)teratde with estrogen[J].J Exp Zool,2002,293: 726—735. [19] 胡东,桂建芳.银鲫卵黄原的诱导、分离纯化及其生化鉴定 [J].水生生物学报,2002,26(2):109—114. [2O] Holbech H,Andersen L,Petersen G I,et a1.Development of an ELISA for vitellogenin in whole body homogenate of zebrafish(Danm rerio)lJ J.Comp Bicohem Physiol,2001,130C:119—131. [收稿日期]2006.12.18 维普资讯 http://www.cqvip.com

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