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大西洋マダラ（Gadus morhua）の初期発生期におけるアリル炭化水素受容体とチトクロームP450 1Aの発現と局在化
Expression and localization of the aryl hydrocarbon receptors and cytochrome P450 1A during early development of Atlantic cod (Gadus morhua).
PMID: 32673888 DOI: 10.1016/j.aquatox.2020.105558.
抄録
アリール炭化水素受容体（Ahr）は、脊椎動物におけるダイオキシン類やダイオキシン様化合物（DLC）の毒性を媒介するリガンド活性化転写因子である。Ahrファミリーの2つのクラッド（Ahr1とAhr2）がテレポストに存在し、Ahr2がほとんどのテレポスト種においてダイオキシン類やDLCの毒性を媒介する主要なタンパク質であることが実証されている。最近、我々は大西洋のタラ（Gadus morhua）のAhr1aとAhr2a受容体の特徴を明らかにした。大西洋マダラにおける Ahr1a と Ahr2a のサブ機能分割の可能性をさらに探るために、初期発生段階における Ahr1a と Ahr2a の発現と局在をマッピングした。大西洋マダラの胚を受精後 5 日目から孵化後 3 日目までの間、Ahr アゴニストであるベンゾ[a]ピレン（B[a]P）に受動的に曝露した。ahr1a、ahr2a、および Ahr 標的遺伝子 cyp1a と ahrrb の発現を、胚（8 dpf と 10 dpf）と幼虫（3 dph）で定量的リアルタイム PCR 解析（qPCR）で評価し、ahr1a、ahr2a、および cyp1a の発現の局在を in situ ハイブリダイゼーションを用いて評価した。定量的な測定の結果、B[a]Pを用いたサンプルでは、すべてのサンプリングポイントでcyp1aの発現が増加し、10 dpfでahr2aの発現が増加しており、Ahrシグナリング経路の活性化が確認された。さらに、B[a]Pは、胚と幼虫の心血管系と皮膚において、それぞれahr2aとcyp1aの発現を強く誘導した。また、B[a]P 曝露幼虫の肝臓でもahr2aとcyp1aの発現が誘導されていることが明らかになった。これらの結果から、Ahr2aは大西洋マダラの発生初期段階でB[a]Pに対する反応を媒介する主要なサブタイプであり、cyp1aなどの生体内変換遺伝子の転写制御が関与していることが示唆された。胚や幼生の目にはahr1aが集中的に発現しており、顎やヒレ節にはahr2a転写物が存在することから、2つのAhrが発生期における特殊な役割を果たしていることが明らかになった。
The aryl hydrocarbon receptor (Ahr) is a ligand-activated transcription factor that mediates the toxicity of dioxins and dioxin-like compounds (DLCs) in vertebrates. Two clades of the Ahr family exist in teleosts (Ahr1 and Ahr2), and it has been demonstrated that Ahr2 is the main protein involved in mediating the toxicity of dioxins and DLCs in most teleost species. Recently, we characterized the Atlantic cod (Gadus morhua) Ahr1a and Ahr2a receptors. To further explore a possible subfunction partitioning of Ahr1a and Ahr2a in Atlantic cod we have mapped the expression and localization of ahr1a and ahr2a in early developmental stages. Atlantic cod embryos were continuously exposed in a passive-dosing exposure system to the Ahr agonist, benzo[a]pyrene (B[a]P), from five days post fertilization (dpf) until three days post hatching (dph). Expression of ahr1a, ahr2a, and the Ahr-target genes, cyp1a and ahrrb, was assessed in embryos (8 dpf and 10 dpf) and larvae (3 dph) with quantitative real-time PCR analyses (qPCR), while in situ hybridization was used to assess the localization of expression of ahr1a, ahr2a and cyp1a. Quantitative measurements showed an increased cyp1a expression in B[a]P-exposed samples at all sampling points, and for ahr2a at 10 dpf, confirming the activation of the Ahr-signalling pathway. Furthermore, B[a]P strongly induced ahr2a and cyp1a expression in the cardiovascular system and skin, respectively, of embryos and larvae. Induced expression of both ahr2a and cyp1a was also revealed in the liver of B[a]P-exposed larvae. Our results suggest that Ahr2a is the major subtype involved in mediating responses to B[a]P in early developmental stages of Atlantic cod, which involves transcriptional regulation of biotransformation genes, such as cyp1a. The focused expression of ahr1a in the eye of embryos and larvae, and the presence of ahr2a transcripts in the jaws and fin nodes, further indicate evolved specialized roles of the two Ahrs in ontogenesis.
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