细胞色素CYP17a1 基因在锦鲤性腺不同发育时期的表达分析

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.02.017

河南农业科学 ›› 2022, Vol. 51 ›› Issue (2): 139-146.DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.02.017

细胞色素CYP17a1 基因在锦鲤性腺不同发育时期的表达分析

史东杰^1,2，谭政^1,2,3，张强⁴，伍仕弘⁵，魏东³，李文通^1,2，王赛赛^1,2，孙砚胜^1,2，姜巨峰⁶

（1.北京市农林科学院水产科学研究所，北京 100068；2.农业农村部华北都市农业重点实验室，北京 100097；3.天津农学院水产学院，天津 300380；4.北京市通州区动物疫病预防控制中心，北京 101101；5.北京雅仕锦鲤养殖技术有限公司，北京 102615；6.天津市水产研究所暨天津市观赏鱼技术工程中心，天津 300221）

收稿日期:2021-07-12 出版日期:2022-02-15 发布日期:2022-04-18
通讯作者: 姜巨峰（1981-），男，河北怀来人，高级工程师，硕士，主要从事观赏鱼种质创新及品级提升技术研究。E-mail：jufengjiang@163.com
作者简介:史东杰（1985-），女，北京人，副研究员，硕士，主要从事鱼类繁育及养殖技术研究工作。E-mail：sdj19850104@163.com。谭政为同等贡献作者
基金资助:
基金项目：北京市观赏鱼产业技术体系创新团队建设专项（BAIC03）；北京市农业农村局、北京市财政局、北京市园林绿化局联合攻关项目（JZNF20210610）；北京市农林科学院水产科学研究所科研事业经费项目（BJSCS-BZ-2021）；天津市海水养殖产业技术体系海水观赏水族岗位项目（ITTMRS2021004）；天津市水产研究所观赏鱼创新团队项目（SCYJS201902）

Expression of Cytochrome CYP17a1 in Different Developmental Phases of Gonad in Koi Carp（Cyprinus carpio）

SHI Dongjie^1,2，TAN Zheng^1,2,3，ZHANG Qiang⁴，WU Shihong⁵，WEI Dong³，LI Wentong^1,2，WANG Saisai^1,2，SUN Yansheng^1,2，JIANG Jufeng⁶

（1.Fisheries Research Institute，Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Beijing 100068，China；2.Key Laboratory of Urban Agriculture（North China），Ministry of Agriculture and Rural Affairs，P.R.China，Beijing 100097，China；3.Fisheries College of Tianjin Agricultural University，Tianjin 300380，China；4.Beijing Tongzhou District Animal Epidemic Disease Prevention and Control Center，Beijing 101101，China；5.Beijing Yashi Koi Fish Breeding Technology Limited Company，Beijing 102615，China；6.Tianjin Fisheries Research Institute，Tianjin Ornamental Fish Technology and Engineering Centre，Tianjin 300221，China）

Received:2021-07-12 Published:2022-02-15 Online:2022-04-18

摘要/Abstract

摘要： 为探究CYP17a1 基因在锦鲤（Cyprinus carpio）性腺不同发育时期的作用及其在不同组织中的表达水平，采用实时荧光定量PCR和蛋白质免疫印迹（Western blot）技术，分析了细胞色素CYP17a1 基因在1~3龄锦鲤成鱼性腺发育6个时期（Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期、Ⅴ期、Ⅵ期），及精巢（卵巢）、脑、肌肉和肾脏等不同组织中CYP17a1 mRNA和蛋白质的表达情况。结果显示，1~3龄锦鲤雌鱼、雄鱼性腺发育不同时期成熟系数（GSI）变化规律基本相同，其中3 龄锦鲤性腺Ⅴ期时最高，但卵巢GSI 明显高于精巢。CYP17a1 mRNA在卵巢、精巢、脑、肌肉和肾脏都有表达，各组织表达量存在显著差异（P<0.05），表现为精巢>卵巢>肌肉>肾脏>脑，卵巢、精巢的表达量随着年龄增加有升高趋势，在脑、肌肉和肾脏中无明显年龄差别。CYP17a1 基因在1~3龄锦鲤卵巢、精巢的6个不同发育时期表达量均值呈现先降低后升高趋势，并呈现出随年龄增长，表达量显著升高的现象。3龄锦鲤精巢Ⅰ期表达量最高，是同龄锦鲤精巢Ⅲ期和Ⅳ期表达量的2.75倍和3.13倍。Western blot检测结果显示，CYP17a1 蛋白表达水平与mRNA表达水平一致。以上研究结果表明，细胞色素CYP17a1 基因在锦鲤性腺发育中发挥着一定作用，可能在精巢发育及精子细胞分化成熟方面具有重要促进作用。

关键词: 锦鲤, CYP17a1, 卵巢, 精巢, 表达, 实时荧光定量PCR

Abstract: To explore the role of the CYP17a1 gene in different developmental stages of koi fish（Cyprinus carpio）gonads and its expression levels in different tissues，real‑time PCR and Western blot were used to analyze the expression of CYP17a1 mRNA and protein of 1—3 years old adult fish in different tissues at six stages（stageⅠ，stageⅡ，stageⅢ，stageⅣ，stageⅤ，stageⅥ）. Our results showed that the various rules of maturity index（GSI）of the gonads of 1—3 years old koi females and males at different stages were basically the same. Among them，the 3‑year‑old koi had the highest GSI value at stage V of gonad，but the ovarian GSI value was significantly higher than that of the testis.The CYP17a1 mRNA was expressed in the ovary，testis，brain，muscle and kidney，respectively. There were significant differences in the expression levels of each tissue（P<0. 05），which showed as testis>ovary>muscle>kidney>brain.The expression levels of the ovary and testis increased with age，but there was no significant age difference in brain，muscle，and kidney. The mean expression of the CYP17a1 gene in ovary and testis of 1—3 years old koi at six different developmental stages showed a trend of first decreasing and then increasing，and the expression increased significantly with age. The expression level of testis Ⅰ of 3‑year‑old koi was the highest，which was 2. 75 times and 3.13 times the expression of stage Ⅲ and Ⅳof the same age koi，respectively. The Western blot test results showed that the expression level of the CYP17a1 protein was consistent with the expression level of mRNA.Our results indicate that the cytochrome CYP17a1 gene plays a

Key words: Cyprinus carpio, CYP17a1, Ovary, Testis, Expression, Real?time PCR

中图分类号:

S965.1

史东杰, 谭政, 张强, 伍仕弘, 魏东, 李文通, 王赛赛, 孙砚胜, 姜巨峰. 细胞色素CYP17a1 基因在锦鲤性腺不同发育时期的表达分析[J]. 河南农业科学, 2022, 51(2): 139-146.

SHI Dongjie, TAN Zheng, ZHANG Qiang, WU Shihong, WEI Dong, LI Wentong, WANG Saisai, SUN Yansheng, JIANG Jufeng. Expression of Cytochrome CYP17a1 in Different Developmental Phases of Gonad in Koi Carp（Cyprinus carpio）[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2022, 51(2): 139-146.

图/表 6

参考文献

［1］BAROILLER J F， D′COTTA H， SAILLANT E.Environmental effects on fish sex determination and differentiation［J］.Sexual Development，2009，3（2/3）：118‑135.

［2］SHEN Z G，WANG H P.Molecular players involved in temperature‑dependent sex determination and sex differentiation in teleost fish［J］.Genetics Selection Evolution，2014，46（1）：26.

［3］NAVARRO‑MARTIN L，VINAS J，RIBAS L et al.DNA methylation of the gonadal aromatase（cyp19a）promoter is involved in temperature‑dependent sex ratio shifts in the European sea bass［J］.PLoS Genetics，2011，7（12）：e1002447.

［4］HALM S，POUNDS N，MADDIX S，et al.Exposure to exogenous 17β‑oestradiol disrupts P450aromB mRNA expression in the brain and gonad of adult fathead minnows （Pimephales promelas）［J］.Aquatic Toxicology，2002，60（3/4）：285‑299.

［5］ZHOU L Y，WANG D S，KOBAYASHI T，et al.A novel type of P450c17 lacking the lyase activity is responsible for C21‑steroid biosynthesis in the fish ovary and head kidney［J］.Endocrinology，2007，148（9）：4282‑4291.

［6］ZHOU L Y，WANG D S，SHIBATA Y，et al.Characterization，expression and transcriptional regulation of P450c17‑Ⅰ and ‑Ⅱ in the medaka，Oryzias latipes［J］.Biochemical & Biophysical Research Communications，2007，362（3）：619‑625.

［7］HALM S，KWON J Y，RANDWEAVER M，et al.Cloning and gene expression of P450 17α‑hydroxylase，17，20-lyase cDNA in the gonads and brain of the fathead minnow Pimephales promelas［J］.General and Comparative Endocrinology，2003，130（3）：256‑266.

［8］PALLAN P S，NAGY L D，LEI L，et al.Structural and kinetic basis of steroid 17α，20-lyase activity in teleost fish cytochrome P45017A1 and its absence in cytochrome P45017A2［J］.Journal of Biological Chemistry，2015，290（6）：3248‑3268.

［9］MADELEINE O，CHENG J，JIN X L，et al，Paeoniflorin extract reverses dexamethasone induced testosterone over‑secretion through downregulation of cytochrome P450 17A1 expression in primary murine theca cells［J］.Journal of Ethnopharmacology，2019，229 （1）：97‑103.

［10］EDIP U，RUKEN Y，FUNDA F T，et al.A rare cause of delayed puberty in two cases with 46，XX and 46，XY karyotype：17α‑hydroxylase deficiency due to a novel variant in CYP17A1 gene［J］.Gynecological Endocrinology，2020，36（8）：739‑742.

［11］DAI W Q，ZHANG X，LIU H L，et al.Two intronic variants of CYP11B1 and CYP17A1 disrupt mRNA splicing and cause congenital adrenal hyperplasia （CAH）［J］.Journal of Pediatric Endocrinology &Metabolism，2020，33（9）：1225‑1229.

［12］KRZENINSKA P，STACHOWIAK M，SKRAYPSKI M，et al.Altered expression of CYP17A1 and CYP19A1 in undescended testes of dogs with unilateral cryptorchidism［J］.Animal genetics，2020，51（5）：763‑771.

［13］REDOUANE A，ALEXANDRA E K，NATALIA A，et al.CYP17A1 deficient XY mice display susceptibility to atherosclerosis， altered lipidomic profile and atypical sex development［J］.Scientific Reports，2020，10（13）：e38‑360. ［14］翟毅，刘建业，贾丽英，等.金钱鱼cyp17a1基因克隆、组织分布及在卵巢发育中的表达［J］.广东海洋大学学报，2018，38（5）：1‑7.
ZHAI Y，LIU J Y，JIA L Y，et al.Cloning，tissue distribution and expression of cyp17a1 at different ovarian development stages in spotted scat（Scatophagus argus）［J］.Journal of Guangdong Ocean University，2018，38（5）：1‑7.

［15］温海深，任源远，张冬茜，等.绿鳍马面鲀CYP17-I基因克隆及其在繁殖周期中的表达［J］.水产学报，2014，38（12）：1945‑1955.
WEN H S，REN Y Y，ZHANG D Q，et al.Molecular cloning and expression patterns of the cytochrome CYP17-I gene during the reproductive cycle in Navodon septentrionalis［J］.Journal of Fisherines of China，2014，38（12）：1945‑1955. ［16］ZHAI G，SHU T T，XIA Y G，et al.Characterization of sexual trait development in cyp17a1-deficient zebrafish［J］.Endocrinology，2018，159（10）：3549‑3562.

［17］YU H，CHENG H，GUO Y，et al.Alternative splicing and differential expression of P450c17 （CYP17） in gonads during sex transformation in the rice field eel［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2003，307（1）：165‑171.

［18］SAKAI N，TANAKA M，ADACHI S，et al.Rainbow trout cytochrome P450c17 （17 α-hydroxylase/17，20-lyase） cDNA cloning，enzymatic properties and temporal pattern of ovarian P450c17 mRNA expression during oogenesis［J］. Febs Letters，1992，301（1）：60‑64.

［19］史东杰，胡金有，王赛赛，等.鱼菜共生养殖模式对锦鲤生长、消化酶活力的影响及养殖推广效益测算［J］.河南农业科学，2019，48（10）：155‑161.
SHI D J，HU J Y，WANG S S，et al.Effects of aquaponics mode on growth，digestive enzyme activity and promotion benefit of Cyprinus carpio haematopterus［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2019，48 （10）:155‑161.
［20］张贤芳，张耀光，王志坚.硬骨鱼类的卵巢发育和卵子发生研究综述［J］.海南师范学院学报（自然科学版），2006，19（1）：70‑74.
ZHANG X F，ZHANG Y G，WANG Z J.Review of ovarlan development and genesis of osteichtyes［J］.Journal of Hainan Normal University（Natural Science Edition），2006，19（1）：70‑74.

［21］陈孝红，仇雪梅，郝薇薇，等.斑马鱼CYP11a1基因在不同性腺发育时期的表达［J］.大连海洋大学学报，2015，30（1）：13‑17.
CHEN X H，CHOU X M，HAO W W，et al.Expression of CYP11a1 in different developmental phases of gonad
in zebrafish Danio rerio［J］.Journal of Dalian Ocean University，2015，30（1）：13‑17.

［22］李德燊.蛋白印迹考马斯亮蓝显色水凝胶对目标分子的特异性识别［D］.福州：福州大学，2018.
LI D S.Specific recognition of protein imprinted coomassie brilliant blue chromogenic hydrogel to target molecule［D］.Fuzhou：Fuzhou University，2018.

［23］邹立军.JNKs在斑马鱼胚胎发育过程中的分化表达及功能研究［D］.长沙：湖南师范大学，2011.
ZHOU L J.JNKs differentiation expression and function in embryonic development of zebrafish［D］.Changsha：Hunan Normal University，2011.

［24］TENG X L，ZHANG Z，HE G L，et al.Validation of reference genes for quantitative expression analysis by real‑time RT‑PCR in four lepidopteran insects［J］.Journal of Insect Science，2012，12（60）：1‑17.

［25］SHU T T，ZHAI G，AJAY P，et al.Zebrafish cyp17a1 knockout reveals that androgen‑mediated signaling is important for male brain sex differentiation［J］.General and Comparative Endocrinology，2020，295：113490.

［26］杨兰英.细胞色素Cyp17a2在尼罗罗非鱼类固醇合成及配子发生过程中的功能研究［D］.重庆：西南大学，2019.
YANG L Y.Study on the roles of Cyp17a2 in steroidogenesis and gametogenesis in Nile Tilapia［D］.Chongqing：Southwest University，2019.

［27］SATO T，SUZUKI A，SHIBATA N，et al.The novel mutant scl of the medaka fish，Oryzias Latipes，shows no secondary sex characters［J］.Zoological Science，2008，25（3）：299‑306.

［28］SU T，LJIRI S，KANBARA H，et al.Characterization and expression of cDNAs encoding P450c17-Ⅱ（cyp17a2） in Japanese eel during induced ovarian development［J］.General and Comparative Endocrinology，2015，221：134‑143.

［29］陈彩芳，温海深.P450c17s基因mRNA在雄性半滑舌鳎繁殖周期中的表达［J］.水产学报，2012，36（7）：1019‑1025.
CHEN C F，WEN H S.The characteristic analysis of P450c17s mRNA expression during the reproductive cycle in male Cynoglossus semilaevis Günther［J］.Journal of Fisherines of China，2012，36（7）：1019‑1025.

[1]	李川, 张盼盼, 张美微, 牛军, 穆蔚林, 郭涵潇, 乔江方. 玉米花粉高温胁迫相关miRNA 的筛选及其靶基因分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 1-16.
[2]	陈甜梦, 蔡彤璇, 王嘉璐, 田牧野, 赵宝华, 刘东. 嗜水气单胞菌外膜蛋白TolB 的原核表达及生物信息学分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 136-143.
[3]	曹丽茹, 梁小菡, 马晨晨, 叶飞宇, 庞芸芸, 李伟亚, 张新, 鲁晓民. 玉米逆境胁迫响应基因ZmTPR1 的表达和功能分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 12-21.
[4]	谢小文, 张心悦, 付家旭, 邵京, 温鹏飞, 王同朝, 卫丽. 干旱-复水处理下玉米差异表达bHLH基因的鉴定与分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 33-44.
[5]	王川艺, 黄红涛, 陈发波, 郑张飞, 方平. 胭脂萝卜RsCHS1 基因克隆及表达分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 122-132.
[6]	高文, 闫庚洋, 左俊凯, 许乐, 侯蕊利, 景其昌, 任昊. 蜀葵ArbHLH148 基因克隆与表达分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 133-140.
[7]	方剑玉, 张青娴, 郎利敏, 徐彬, 王改利, 席燕燕, 冯现明, 王克领, 李绍钰. 猪IFN-α8 的原核表达及抗猪繁殖与呼吸综合征病毒活性研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 141-147.
[8]	唐芬芬, 杨伟克, 张祖芸, 李娜, 刘娜, 谢昆. 家蚕Gloverin 2 克隆、高效表达及其抗核型多角体病毒感染作用研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 135-141.
[9]	黄海, 瞿小杰, 刘金海, 彭赞文. 盐碱胁迫下不同倍性水稻4 种转录因子家族基因的表达模式分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 22-33.
[10]	孙雪珂, 丁培阳, 王思桥, 刘思源, 李明慧, 常泽杰, 陈艺兰, 李瑞琪, 张改平. 稳定表达猪δ 冠状病毒S1 蛋白CHO细胞系的构建与鉴定[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 131-138.
[11]	冯康, 杨园园, 刘琼, 程岚, 郝浩浩, 王平平, 金维环, 郭红祥. 烟草NtCCX2基因的克隆与表达分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(5): 52-60.
[12]	张烨达, 王星, 王丽萍, 佟静, 武占会, 高彦魁. 辣椒WOX 转录因子家族的鉴定、进化与表达分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(5): 130-141.
[13]	王清龙, 王瑞宁, 王勋, 李青梅, 李鸽, 张真真, 杨苏珍, 郭军庆, 张改平. 猪伪狂犬病病毒gE 蛋白的真核表达及其活性鉴定[J]. 河南农业科学, 2023, 52(3): 127-134.
[14]	李鹏, 孙延举, 王寅彪, 金前跃, 梁晓晓, 银梅, 王选年, 刘兴友, 王利平. 猪圆环病毒3 型TB Green Ⅱ实时荧光定量PCR检测方法的建立和应用[J]. 河南农业科学, 2023, 52(3): 135-142.
[15]	徐佳, 孙怀昌. 牛支原体Vsp 蛋白的原核表达及单克隆抗体的制备[J]. 河南农业科学, 2023, 52(12): 142-148.

细胞色素CYP17a1 基因在锦鲤性腺不同发育时期的表达分析

Expression of Cytochrome CYP17a1 in Different Developmental Phases of Gonad in Koi Carp（Cyprinus carpio）

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