黄颡鱼硒蛋白合成关键基因(sbp2/eefsec/sepsecs)启动子功能解析及硒依赖性调控机制研究

本研究针对水生生物硒蛋白合成调控机制不明的科学问题，通过克隆黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)中sbp2、eefsec和sepsecs基因启动子区域，结合缺失突变、EMSA和ChIP技术，首次揭示STAT1/STAT3/FOXO1转录因子通过特定结合位点(-1308~-1322 bp等)调控这些基因的转录活性，且10 μM Se-Met可显著增强启动子活性。该研究为水产动物硒代谢调控提供了新靶点。

　　

硒作为脊椎动物必需的微量元素，其生物学功能主要通过含硒代半胱氨酸(Sec)的硒蛋白实现。在鱼类中，硒蛋白不仅参与抗氧化防御，还涉及免疫调节和抗炎过程。然而，与哺乳动物相比，水生生物硒蛋白合成的转录调控机制仍属未知领域。黄颡鱼作为亚洲重要经济鱼类，其硒营养研究兼具生态和经济价值。

华中农业大学的研究团队在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms》发表研究，首次系统解析了黄颡鱼硒蛋白合成关键基因sbp2(SECIS结合蛋白2)、eefsec(真核延伸因子)和sepsecs(O-磷酸丝氨酸硒代半胱氨酸tRNA合成酶)的启动子特征及其硒依赖性调控机制。研究采用启动子克隆、序列缺失分析、电泳迁移率实验(EMSA)和染色质免疫共沉淀(ChIP)等技术，结合HEK293T细胞模型和市售黄颡鱼样本开展实验。

启动子特征分析
成功克隆sbp2(-2060~+61 bp)、eefsec(-1910~+53 bp)和sepsecs(-1456~+51 bp)启动子区域，预测到TATA-box、CCAAT-box等核心元件。序列比对显示这些区域存在高度保守的转录因子结合模体。

功能性结合位点鉴定
通过逐步缺失实验发现：
-sbp2启动子中STAT1(-1308~-1322 bp)和FOXO1(-1778~-1788 bp)结合位点
-eefsec启动子中FOXO1(-1070~-1080 bp)和STAT3(-428~-436 bp)结合位点
-sepsecs启动子中FOXO1(-721~-731 bp)结合位点
硒代甲硫氨酸(Se-Met)处理可显著增强这些位点的转录活性。

分子互作验证
EMSA和ChIP实验证实：
-STAT1特异性结合sbp2启动子的GTGTTTCAGTTTTCG序列
-FOXO1与sbp2启动子的GTAAACAA元件结合
-STAT3识别eefsec启动子的TTCCGGGAA motif
这些互作均受Se-Met浓度调控。

讨论与意义
该研究首次阐明STAT/FOXO家族转录因子通过直接结合启动子调控鱼类硒蛋白合成基因的表达：

1. 揭示氧化应激相关转录因子(STAT1/3、FOXO1)与硒代谢的交叉调控网络
2. 发现Se-Met通过增强转录因子-DNA互作提升sbp2/eefsec/sepsecs表达
3. 为水产动物硒营养调控提供分子靶点，如通过饲料添加Se-Met可能优化黄颡鱼养殖

研究创新性地将哺乳动物已知的硒蛋白合成机制拓展至水生生物，填补了鱼类硒代谢转录调控的理论空白。作者建议未来可探究这些调控机制与黄颡鱼抗逆性、生长性能的关联，为开发硒强化饲料提供理论支撑。