台湾中研院 ：谷氨酸/谷氨酰胺循环是维持斑马鱼离子稳态的关键之一 | NMT斑马鱼创新科研平台
NMT作为生命科学底层核心技术，是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年，NMT已扎根中国15年。2020年，中国NMT销往瑞士苏黎世大学，正式打开欧洲市场。
基本信息
主题：NMT为谷氨酸/谷氨酰胺参与鳃细胞的渗透调节提供支持
期刊：Scientific Reports
研究使用平台：NMT斑马鱼创新科研平台
标题：Energy and nitrogenous waste from glutamate/glutamine catabolism facilitates acute osmotic adjustment in nonneuroectodermal branchial cells
作者：中央研究院细胞与个体生物学研究所曾庸哲
检测指标
Na+
检测样品
青鳉鳃上皮表面
中文摘要（谷歌机翻）
维持动态平衡是动物在渗透性扰动下最重要的生理反应之一。分支鳃上皮细胞的离子细胞是负责活动性转运的主要细胞类型，其由耗能的离子泵介导（例如，Na+ -K+ -ATPase，NKA） ）和二级主动转运蛋白。因此，除了进行渗透压调节外，还必须充分，立即补充能量以适应渗透变化。在这项研究中，我们建议谷氨酸/谷氨酰胺分解代谢和含氮废物的跨上皮运输可能在适应渗透性变化的过程中帮助欧洲淡水硬骨鱼（Medaka（Oryzias latipes））。高渗攻击使along中的谷氨酸家族氨基酸含量在72小时的适应时间内增加。氨基酸的这种变化伴随着假定的谷氨酸/谷氨酰胺转运蛋白（Eaats，Sat）和合成酶（Gls，Glu1）的刺激，这些酶在适应高渗条件期间参与了小epi鳃上皮中谷氨酸/谷氨酰胺循环的调节。谷氨酰胺酶和谷氨酰胺合成酶的原位杂交与免疫细胞化学相结合显示olgls1a和olgls2部分共定位，但没有olglul与富含Na+/K+ -ATPase的离子细胞共定位。同样对于谷氨酸和谷氨酰胺转运蛋白，发现oleaat1，oleaat3和olslc38a4与离子细胞共定位，但不是oleaat2。Sat的Morpholino抑制作用降低了幼虫鳃上皮的Na+通量，表明了谷氨酸/谷氨酰胺转运在渗透调节中的重要性。除了作为能量底物的作用外，谷氨酸脱氨还产生了NH4+，这可能有助于渗透压的产生。在高渗挑战下，编码尿素生产周期成分的基因（包括氨基甲酰磷酸合成酶（CPS）和鸟氨酸转氨甲酰酶（OTC））被上调。基于这些发现，本发明证明谷氨酸/谷氨酰胺循环以及随后的branch鳃上皮中含氮废物的经鳃上皮运输代表了在高渗挑战下维持离子稳态的必要组成部分。
离子/分子流实验处理方法
对6-dpf青鳉注射1 ng SAT-吗啉修饰反义寡核苷酸（MOs）。
离子/分子流结果
在20‰BW环境中，与Wt和Sham组相比，谷氨酰胺转运蛋白突变体组（Sat-MO）的鳃上皮Na+流速，显著下降（67%）。
图1
其他实验结果
与FW对照组相比，用20‰ BW处理72h的青鳉的O:N比发生了明显变化。
与FW对照组相比，20‰BW处理后，青鳉鱼鳃中谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和氨含量都有所增加。
20‰BW处理后，鳃组织中的尿素含量显著增加。
20‰BW处理后，olcps1、olotc上调表达，但是20‰ BW在任何一个处理时间都没有明显诱导olcps2的表达；另外，Rh蛋白均下调表达。
72小时处理后，20‰BW暴露显著刺激olgls1a和olgls2的表达。然而，20‰的BW在任何一个处理时间都没有诱导olgls1b的表达（图4D）；另外，20‰BW处理6小时和72小时后，glul的转录表达显著上调。
olgls1a、olgls2和olglul三个基因都表现得卵黄囊鳃上皮细胞的典型特征。
谷氨酸转运体（Eaats）、olslc1a1、olslc1a2a、olslc1a2b和olslc1a3，以及谷氨酰胺转运体（SAT）、olslc38a4和olslc38a5均在青鳉鳃中表达。
olslc1a1，olslc1a2b，olslc1a3和olslc38a4在卵黄囊的表皮细胞中表达，并表现出典型的“盐和胡椒样”模式表皮离子细胞染色。谷氨酸转运体直向同源物Eaat3部分与NKA信号共定位。此外，发现所有Eaat1的mRNA信号均与卵黄囊鳃上皮中的NKA阳性细胞和邻近的鳃上皮细胞共定位。
结论
这项研究首次阐明了非必需的AAs，谷氨酸和谷氨酰胺是如何参与鳃内NH3/NH4+生成和尿素积累的，为渗透调节的能量学提供了新的见解。此外，谷氨酸/谷氨酰胺转运体和分解代谢调节剂Eaat、Sat、Gls和Glul在青鳉鳃上皮细胞中的表达模式不仅为研究功能不同的鳃上皮细胞之间潜在的AA转运途径提供了新的见解，同时也开始阐明谷氨酸/谷氨酰胺在鱼类渗透调节中的分子和细胞利用。此外，目前的研究表明谷氨酸-谷氨酰胺循环的特征可能通常来源于表皮的发育，因为在脊椎动物的神经外胚层衍生的中枢神经系统和非神经外胚层衍生的鳃上皮中都有发现。这些发现强调了通过谷氨酸/谷氨酰胺代谢产生基于NH4+的尿素的重要性，这有助于在广盐硬骨鱼中建立良好的渗透调节能力。
离子流实验使用的测试液
0.5mM NaCl, 0.2mM CaSO4, 0.2mM MgSO4, 300μM MOPS buffer, 0.3mg·L-1 ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate
文章原文：https://doi.org/10.1038/s41598-020-65913-1
2019版《NMT论文集》已出版
关键词：Na+流速，谷氨酸，非损伤微测技术
