敲除tp53对斑马鱼高温耐受能力和运动能力的影响

doi:10.19586/j.2095-2341.2023.0039

生物技术进展 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (4): 580-587.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2023.0039

• 研究论文 • 上一篇

敲除tp53对斑马鱼高温耐受能力和运动能力的影响

杨倩婷(), 田晓英, 张俊芳, 韩兵社()

上海海洋大学水产与生命学院，水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室，水产科学国家级实验教学示范中心，上海 201306

收稿日期:2023-03-28 接受日期:2023-05-08 出版日期:2023-07-25 发布日期:2023-08-03
通讯作者: 韩兵社
作者简介:杨倩婷 E-mail: 1399081827@qq.com；
基金资助:
国家自然科学基金项目(81770165);上海市科技兴农重点攻关项目(沪农科创字〔2019〕第1-2号);上海市教委水产一流学科建设项目

Effect of tp53 Knockout on High Temperature Tolerance and Swimming Capacity in Zebrafish

Qianting YANG(), Xiaoying TIAN, Junfang ZHANG, Bingshe HAN()

National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education，Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources，Ministry of Education，College of Fisheries and Life Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China

Received:2023-03-28 Accepted:2023-05-08 Online:2023-07-25 Published:2023-08-03
Contact: Bingshe HAN

摘要/Abstract

摘要：

研究了敲除tp53基因对斑马鱼高温耐受能力和运动能力的影响。通过RT-qPCR、Western blot等技术发现高温下野生型的斑马鱼tp53表达上调，暗示tp53可能在高温下发挥作用，而敲除tp53基因的斑马鱼在高温下的存活时间降低。进一步研究发现，tp53^-/-斑马鱼在高温下ROS水平升高（P<0.05），ATP水平降低(P<0.001)，γH2A.X蛋白水平显著升高。通过苏木精-伊红（hematoxylin-eosin，HE）染色发现tp53^-/-斑马鱼高温下肝脏组织充血更严重。Danio Vision斑马鱼行为轨迹分析显示34 ℃下tp53^-/-斑马鱼的运动能力减弱。研究结果表明，tp53在高温下对斑马鱼的高温耐受能力和运动能力起正向调节作用，为斑马鱼高温耐受机制和运动行为学研究提供了新思路。

关键词: 斑马鱼, 高温, tp53, 运动能力, 肝

Abstract:

The aim of the study was to investigate the effect of tp53 knockout on high temperature tolerance and swimming capacity in zebrafish. Through RT-qPCR， Western blot and other technologies， it was found that the expression of tp53 in wild-type zebrafish at high temperature was upregulated， suggesting that tp53 may play a role at high temperature， while zebrafish with the tp53 gene knockout had a reduced survival time at high temperature. Further studies found that tp53^-/- zebrafish had increased ROS levels （P<0.05）， decreased ATP levels （P<0.001）， and significantly increased levels of γH2A.X protein at high temperatures. It was found by hematoxylin-eosin（HE） staining that the liver tissue hyperemia of tp53^-/- zebrafish was more severe at high temperatures. Danio Vision behavior trajectory analysis showed that tp53^-/- zebrafish exercise capacity was weakened at 34 ℃. The results showed that tp53 has a positive effect on the high temperature tolerance and swimming capacity of zebrafish， which provided a new idea for the study of high temperature tolerance mechanism and exercise behavior in zebrafish.

Key words: zebrafish, high temperature, tp53, swimming capacity, liver

中图分类号:

Q958.8

杨倩婷, 田晓英, 张俊芳, 韩兵社. 敲除tp53对斑马鱼高温耐受能力和运动能力的影响[J]. 生物技术进展, 2023, 13(4): 580-587.

Qianting YANG, Xiaoying TIAN, Junfang ZHANG, Bingshe HAN. Effect of tp53 Knockout on High Temperature Tolerance and Swimming Capacity in Zebrafish[J]. Current Biotechnology, 2023, 13(4): 580-587.

图/表 7

图1 高温升温流程

Fig. 1 Heating process

表1 RT-qPCR引物

Table 1 Primers of RT-qPCR

引物名称	引物序列（5'→3'）
β-actin-F	5'-CTTTGAGCAGGAGATGGGAACC-3'
β-actin-R	5'-GATTCCATACCCAGGAAGG-3'
tp53-F	5'-CCCGGCGATCATGGATTTAG-3'
tp53-R	5'-CCACATGCTCGGACTTCTTATAG-3'

图2 tp53 mRNA表达水平

Fig. 2 tp53 mRNA expression level

图3 斑马鱼的高温耐受实验A：43 ℃高温处理下，WT和tp53-/-斑马鱼的存活曲线；B：WT和tp53-/-斑马鱼在43 ℃高温下的半数致死时间(LT50）；C~D：WT与tp53-/-斑马鱼的体重、体长比较；E~F：体重、体长与死亡时间的相关性分析；ns表示处理间差异不具有统计学意义（P>0.05），**表示差异在P<0.01水平具有统计学意义。

Fig. 3 High temperature tolerance experiment of zebrafish

图4 高温对不同基因型斑马鱼的影响A：28 ℃和43 ℃的ROS水平；B：28 ℃和43 ℃的ATP水平；C：28 ℃和43 ℃的DNA损伤水平；D：蛋白条带灰度值处理（γH2A.X/β-actin）。 ns表示差异无统计学意义，*、**、***分别表示差异在P<0.05、P<0.01、P<0.001水平具有统计学意义。

Fig. 4 Effects of high temperature on zebrafish of different genotypes

图5 WT和tp53-/-斑马鱼不同组织的HE染色A:脑；B:眼睛；C:心脏；D：肝脏；黑色箭头指向充血部位。

Fig. 5 HE staining of different tissues in WT and tp53-/-zebrafish

图6 敲除tp53对斑马鱼行为学的影响A：在28 ℃和34 ℃ 下WT和tp53-/-一月龄斑马鱼的轨迹追踪；B：在28 ℃和34 ℃下WT和tp53-/-一月龄斑马鱼的轨迹热图；C~F：在28 ℃和34 ℃下WT和tp53-/-一月龄斑马鱼的移动距离(C)、平均速度(D)、最大加速度(E)和活跃性(F)。ns表示差异无统计学意义，*、**、***分别表示差异在P<0.05、P<0.01、P<0.001水平具有统计学意义。

Fig. 6 Effect of tp53 knockout on behavior of zebrafish

参考文献 28

1	缪圣赐.考虑因全球气候变暖将对日本近海中上层鱼类渔场的影响[J].现代渔业信息,2008, 23(5):33.
2	气候变化会让鱼变傻[J].科学大观园,2017,514(1):30.
3	LONG Y, LI L, LI Q, et al.. Transcriptomic characterization of temperature stress responses in larval zebrafish[J/OL]. PLoS ONE, 2012, 7(5): e37209[2012-05-30]. .
4	谢岳成.高温季节怎样防治鱼类暴发病[J].饲料与畜牧,2000(4):24-25.
5	赵集,于艳.高温季节谨防鱼类浮头[J].小康生活,2005(8):26-27.
6	TAO T, SHI H, GUAN Y, et al.. Def defines a conserved nucleolar pathway that leads p53 to proteasome-independent degradation[J]. Cell Res., 2013, 23(5): 620-634.
7	GONG L, ZHANG Q, PAN X, et al.. p53 protects cells from death at the heatstroke threshold temperature[J]. Cell Rep., 2019, 29(11): 3693-3707.
8	MATSUMOTO H, TAKAHASHI A, WANG X, et al.. Transfection of p53-knockout mouse fibroblasts with wild-type p53 increases the thermosensitivity and stimulates apoptosis induced by heat stress[J]. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 1997, 39(1): 197-203.
9	吕为群,袁明哲.温度变化对鱼类行为影响的研究进展[J].上海海洋大学学报,2017,26(6):828-835.
10	ELABD S, JABEEN N A, GERBER V, et al.. Delay in development and behavioural abnormalities in the absence of p53 in zebrafish[J/OL]. PLoS ONE, 2019, 14(7): e0220069[2019-07-19]. .
11	秦彦筠,范纯新,王建.1-苯基2-硫脲通过Tp53调控自噬活性来保护斑马鱼神经丘毛细胞[J/OL].中国海洋大学学报(自然科学版)2022:20220399[2023-05-04]. .
12	夏继刚,蔡瑞钰,吕潇,等.升温/降温速率和驯化模式对斑马鱼及孔雀鱼热耐受性测定的影响[J].生态学杂志,2016,35(8): 2170-2174.
13	OHNISHI K, OHNISHI T. Heat-induced p53-dependent signal transduction and its role in hyperthermic cancer therapy[J]. Int. J. Hyperther., 2001, 17(5): 415-427.
14	长江水产研究所.长江所在高原鱼类温度耐受性及肠道热应激响应方面取得新进展[J].水产科技情报,2022,49(4):248.
15	PALLEPATI P, AVERILL-BATES D. Mild thermotolerance induced at 40 degrees C increases antioxidants and protects HeLa cells against mitochondrial apoptosis induced by hydrogen peroxide: role of p53[J]. Arch. Biochem. Biophys., 2010, 495(2): 97-111.
16	BETTAIEB A, AVERILL-BATES D A. Thermotolerance induced at a mild temperature of 40 degrees C protects cells against heat shock-induced apoptosis[J]. J. Cell. Physiol., 2005, 205(1): 47-57.
17	NOMOTO S, HARUKI N, KONDO M, et al.. Search for mutations and examination of allelic expression imbalance of the p73 gene at 1p36.33 in human lung cancers[J]. Cancer Res., 1998, 58(7): 1380-1383.
18	张维,王红芳,胥保华.生物衰老的主要分子机制概述[J].生物技术进展,2023,13(2):228-233.
19	SABLINA A A, BUDANOV A V, ILYINSKAYA G V, et al.. The antioxidant function of the p53 tumor suppressor[J]. Nat. Med., 2005, 11(12): 1306-1313.
20	FINE R L, MAO Y, DINNEN R, et al.. C-terminal p53 palindromic tetrapeptide restores full apoptotic function to mutant p53 cancer cells in vitro and in vivo [J/OL]. Biomedicines, 2023, 11(1): 137[2023-01-05]. .
21	张环宇,王改平,李晓芳,等. BRAF和TP53基因热点突变的构建[J].生物技术,2014,24(4):55-59.
22	RILEY T, SONTAG E, CHEN P, et al.. Transcriptional control of human p53-regulated genes[J]. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2008, 9(5): 402-412.
23	ROZAN L M, EL-DEIRY W S. p53 downstream target genes and tumor suppression: a classical view in evolution[J]. Cell Death Differ., 2007, 14(1): 3-9.
24	巩华,赵长臣,陈总会,等.高温季节加州鲈的病毒病防控与肝脏保健[J].广东饲料,2020,29(7): 36-39.
25	LEE K C, GOH W L, XU M, et al.. Detection of the p53 response in zebrafish embryos using new monoclonal antibodies[J]. Oncogene, 2008, 27(5): 629-640.
26	BLASER R, GERLAI R. Behavioral phenotyping in zebrafish: comparison of three behavioral quantification methods[J]. Behav. Res. Meth, 2006, 38(3): 456-469.
27	BARTLETT J D, CLOSE G L, DRUST B, et al.. The emerging role of p53 in exercise metabolism[J]. Sports Med., 2014, 44(3): 303-309.
28	PARK J Y, WANG P Y, MATSUMOTO T, et al.. p53 improves aerobic exercise capacity and augments skeletal muscle mitochondrial DNA content[J]. Circ. Res., 2009, 105(7): 705-712.

[1]	王阿利, 刘江东. CRISPR/Cas系统在斑马鱼中的研究进展[J]. 生物技术进展, 2023, 13(4): 485-491.
[2]	王彦容, 郭元彪. 基于铁死亡相关LncRNA构建肝细胞癌预后模型的研究[J]. 生物技术进展, 2023, 13(3): 473-481.
[3]	董峰, 皇甫秉欣, 徐佳, 许文涛. 基于网络药理学探究薏苡仁干预脂肪性肝病的机制[J]. 生物技术进展, 2023, 13(2): 264-272.
[4]	李冠群, 梁超杰, 夏峰. 基于甲基化组学数据建立并验证肝细胞癌预后评价模型研究[J]. 生物技术进展, 2023, 13(2): 282-290.
[5]	陈娜, 张云雷, 李冰, 魏亚男, 曹云飞. 花色苷提取物对大鼠发育关键期铅致肝脏和肾脏损伤的保护作用研究[J]. 生物技术进展, 2022, 12(3): 436-445.
[6]	肖金平,曹云娣,李程,孙志坚. 肝脏类器官的研究及应用进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(2): 148-154.
[7]	商蕾,李佳腊,苏泽华,谢飞,马雪梅. 氢分子对肝癌细胞Huh7的影响[J]. 生物技术进展, 2020, 10(4): 400-408.
[8]	邱冠宇，李维杰，刘宝林. 响应面法降低肝细胞冷冻保护液中的二甲基亚砜浓度[J]. 生物技术进展, 2020, 10(2): 185-189.
[9]	古丽米热·依米提,斯坎德尔·白克力,王延蛟. 大鼠肝癌模型中Piwil4、Mael和Ddx4基因mRNA和蛋白表达水平及其与肿瘤检测的关系[J]. 生物技术进展, 2020, 10(1): 74-79.
[10]	谢亚东,解明旭,李解,王安然,杨培龙,冉超,周志刚. 无菌斑马鱼感染鲤春病毒血症病毒模型的建立[J]. 生物技术进展, 2019, 9(4): 369-374.
[11]	鲁程瑶,张震,丁倩雯,李解,刘宇,冉超,张洪玲,张进雄,周志刚. 外源性胰岛素对斑马鱼血糖及其转运的影响[J]. 生物技术进展, 2018, 8(5): 426-434.
[12]	李丽,刘双清,杨远航,戴良英,李魏. 热激转录因子在植物抗非生物胁迫中的功能研究进展[J]. 生物技术进展, 2018, 8(3): 214-220.
[13]	田烨,王琳,周正富,张维,陈明. 耐辐射异常球菌σ因子Sig2高温胁迫的功能分析[J]. 生物技术进展, 2017, 7(1): 65-71.
[14]	刘红阳,茆广华,许海,冯伟伟,赵婷,丁阳阳,陈瑶,仰榴青,吴向阳. 铅和邻苯二甲酸二丁酯联合暴露对斑马鱼胚胎的影响[J]. 生物技术进展, 2016, 6(4): 249-254.
[15]	马廷臣,夏加发,王元垒,周坤能,李泽福. 抽穗扬花期高温胁迫对水稻主要品质指标的影响[J]. 生物技术进展, 2015, 5(5): 351-358.

敲除tp53对斑马鱼高温耐受能力和运动能力的影响

Effect of tp53 Knockout on High Temperature Tolerance and Swimming Capacity in Zebrafish

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 28

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价