Новый белок повышает плодовитость рыб

Повышение плодовитости и контроль размножения — одна из ключевых задач в индустрии животноводства и рыболовства. Для регуляции репродуктивного цикла у рыб в аквакультуре используют искусственно синтезированные молекулы. Иранские ученые представили новый аналог кисспептина, повышающий плодовитость у рыб лучше, чем классический белок и гормональная терапия.

Кисспептины — группа белков, которые у млекопитающих кодируются геном KISS1. Первичный продукт этого гена — белок Kp-54, который затем может расщепляться на более короткие белки (среди них Kp-16, Kp-14, Kp-13 и Kp-10, где число означает длину в пептидах). У млекопитающих кисспептины участвуют в регуляции размножения через контроль выброса гонадолиберина, или гонадотропин-рилизинг-гормона (GnRH). У костистых рыб, по последним данным, кисспептин не является основным регулятором GnRH. Более того, у рыб есть два варианта кисспептина — Kiss1 и Kiss2, причем их действие различается у разных видов.

В данной работе ученые представили новый вариант белка Kp-10, который назвали M-kp10. Так как предыдущие работы показали, что С-конец белка играет ключевую роль в его биоактивности, исследователи попытались повысить регуляторную активность белка, заменив фенилаланин в шестой позиции на триптофан, а также ацетилировали N-конец для повышения стабильности белка.

В качестве модельного животного использовалась золотая рыбка Carassius auratus. Рыбам вводили Kp-10, GnRH или M-kp10. Введение любого из трех веществ приводило к повышению уровня гормонов, связанных с размножением. Наибольшее повышение уровня фолликулостимулирующего гормона наблюдалось после инъекции M-kp10. Уровень лютеинизирующего гормона повышался в сопоставимом масштабе при введении M-kp10 и GnRH и значительно слабее при введении Kp-10.

Исследователи также оценили уровень экспрессии связанных с размножением генов — kiss1, cyp19a1 и kiss1ra — в тканях гипоталамуса и яичников. Во всех случаях экспрессия усилилась, причем сильнее всего изменилась экспрессия kiss1 в гипоталамусе при введении M-kp10, а Kp-10 и GnRH стимулировали экспрессию менее выраженно.

Для оценки изменений в структуре яичников группа провела гистологический анализ через 24 часа после введения активного вещества. Все три исследуемых вещества повышали темпы созревания ооцитов, но число зрелых ооцитов было больше в группе M-kp10, чем в двух других.

Наконец, авторы напрямую сравнили влияние Kp-10, GnRH и M-kp10 на успешность размножения. Все три вещества существенно повысили плодовитость, частоту оплодотворения и вылупления, однако самым сильным эффект был снова в группе M-kp10. Показателей, полученных в этой группе, не позволило достичь даже повышение вводимой концентрации GnRH в 2,5 раза — со 100 до 250 мкг/кг.

Таким образом, модификации Kp-10 существенно повысили его биоактивность. Ученые считают целесообразным дальнейшее изучение свойств M-kp10. Высокая схожесть работы кисспептидов у разных классов животных позволяет предположить, что M-kp10 имеет потенциал для повышения плодовитости не только у рыб, но и у овец, крупного рогатого скота, лошадей и свиней.

О редактировании рыб