ВЗАИМОСВЯЗЬ РАЗМЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ИНТЕНСИВНОСТИ КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМОГО ПРОТЕОЛИЗА В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ (SALMO SALAR L.) ИКУМЖИ (SALMOTRUTTAL.) ИЗ РЕК БАССЕЙНА БЕЛОГО МОРЯ (АРХАНГЕЛЬСКАЯ ОБЛ.)

Надежда Павловна Канцерова, Людмила Александровна Лысенко, Денис Александрович Ефремов, Алексей Елпидифорович Веселов, Нина Николаевна Немова, Nadezhda Kantserova, Liudmila Lysenko, Denis Efremov, Aleksey Veselov, Nina Nemova

Аннотация


Внутриклеточный протеолиз в скелетных мышцах рыб определяется функциональной активностью нескольких протеолитических систем: лизосомально-аутофагической с ведущей ролью катепсинов, кальпаиновой и протеасомной. Кальцийзависимыепротеиназы семейства кальпаинов являются одними из основных участников процесса белковой деградации в скелетных мышцах рыб, в том числе, в силу более широкой субстратной специфичности по сравнению с кальпаинами млекопитающих. В настоящей работе оценен уровень активности кальцийзависимыхпротеиназ семейства кальпаинов в скелетных мышцах атлантического лосося (SalmosalarL.) и кумжи (SalmotruttaL.) из некоторых водотоков (река Золотица и ручейЛопатка) бассейна Белого моря (Архангельская обл.), продемонстрирована взаимосвязь интенсивности кальцийзависимого протеолиза с линейно-весовыми размерами исследуемых рыб. Установлено, что атлантический лососьS. salar, обитающий в р. Золотица, имеет более крупные размеры и, следовательно, более высокий темп роста по сравнению с одновозрастными лососями из рек Мурманской обл.Сравнение размерных показателей и данных по интенсивности кальцийзависимого протеолиза у пестряток кумжи S. truttaиз трехводотоков бассейнов Белого моря и Онежского озера показало наиболее низкий темп роста рыб возраста 3+, 4+, обитающих в ручье Лопатка.Полученные результаты свидетельствуют о зависимости темпа роста лососевых рыб S. salar и S. trutta от экологических условий и доступности кормовых ресурсов в исследованных водоемах.


Ключевые слова


Salmo salar L.; Salmo trutta L.; темп роста; кальпаины.

Полный текст:

PDF

Литература


Барышев И. А., Веселов А. Е. Количественная характеристика зообентоса некоторых рек бассейна белого моря (Карельский, терский и архангельский берега) // лососевидные рыбы восточной

Фенноскандии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. с. 23–30.

Веселов А. Е., Калюжин С. М. Экология, поведение и распределение молоди атлантического лосося. Петрозаводск: Карелия, 2001. 160 с.

Канцерова Н.П., Лысенко Л.А., Немова Н.Н. Белковая деградация в скелетных мышцах пестряток и смолтов атлантического лосося Salmosalar L. // Известия РАН. Сер. биологическая. 2017. № 1. С. 63-68.doi:10.7868/S0002332917010040

Лысенко Л. А., Канцерова Н. П., Крупнова М. Ю., Веселов А. Е., Немова Н. Н. Внутриклеточная белковая деградация в процессе роста атлантического лосося Salmosalar L. // Биоорг. хим. 2015. Т. 41, № 6.С. 717–724. doi: 10.7868/S013234231506009

Ресурсы поверхностных вод сссР: гидрологическая изученность. т. 3. северный край / Под ред. Н. М. Жила. л.: гидрометеоиздат, 1965. 612 с.

Amaral I. P., Johnston I. A. Insulin-like growth factor (IGF) signalling and genome-wide transcriptional regulation in fast muscle of zebrafish following a single-satiating meal. J Exp Biol. 2011. 214:2125–2139. doi: 10.1242/jeb.053298

Bower N. I., Li X., Taylor R., Johnston I. A. Switching to fast growth: the insulin-like growth factor (IGF) system in skeletal muscle of Atlantic salmon. J Exp Biol. 2008. 211:3859–3870. doi: 10.1242/..024117

Bower N. I., Johnston I. A. Transcriptional regulation of the IGF signaling pathway by amino acids and insulin-like growth factors during myogenesis in Atlantic salmon. PLoS One. 2010. 5(6): e11100. doi 10.1371/journal.pone.0011100

Bradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248–254.

Bureau D.P., Hua K., Cho C.Y. Effect of feeding level on growth and nutrient deposition in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) growing from 150 to 600 g // Aqua. Res. 2006. V. 37. P. 1090–1098.doi: 10.1111/j.1365-2109.2006.01532.x

Cleveland B.M., Burr G.S. // Proteolytic response to feeding level in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquaculture. 2011. V. 319. P. 194–204.

Cleveland B. M, Weber G. M.Effects of insulin-like growth factor-I, insulin, and leucine on protein turnover and ubiquitin ligase expression in rainbow trout primary myocytes. Am J PhysiolRegulIntegr Comp Physiol. 2010. 298:R341–R350. doi: 10.1152/ajpregu.00516.2009

Dickhoff W.W., Beckman B.R., Larsen D.A., Duan C., Moriyama S. The role of growth in endocrine regulation of salmon smoltification // Fish Physiol. Biochem. 1997. V. 17. P. 231–236.

Goll D. E., Thompson V. F., Li H., Wei W., Cong J. The calpain system // Physiol. Rev. 2003. Vol. 83(3). P. 731–801. doi: 10.1152/physrev.00029.2002

Enns D. L., Belcastro A. N. Early activation and redistribution of calpain activity in skeletal muscle during hindlimb unweighting and reweighting // Can. J. Physiol. Pharmacol. 2006. Vol. 84. P. 601–609. doi: 10.1139/y06-013

Hevrøy E. M., Azpeleta C., Shimizu M., Lanzén A., Kaiya H., Espe M., Olsvik P.A. Effects of short-term starvation on ghrelin, GH-IGF system, and IGF-binding proteins in Atlantic salmon // Fish PhysiolBiochem. 2011. 37:217–232. doi: 10.1007/s10695-010-9434-3

Kantserova N.P., Lysenko L.A., Veselov A.E., Nemova N.N. Protein degradation systems in the skeletal muscles of parr and smolt Atlantic salmon Salmo salar L. and brown trout Salmo trutta L. Fish Physiology and Biochemistry. 2017. Vol. 43. No. 4. P. 1187-1194. doi: 10.1007/s10695-017-0364-1

Kołodziejska I., Smorski Z.E. Neutral and alkaline muscle proteases of marine fish and invertebrates // J. Food Biochem. 1996. V. 20. P. 349–363.

Lysenko L.A., Kantserova N.P., Kaivarainen E.I., Krupnova M.Yu., Nemova N.N.Skeletal muscle protease activities in the early growth and development of wild Atlantic salmon (Salmo salar L.) // Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 2017. Vol. 211С. P. 22-28. doi: 10.1016/j.cbpb.2017.05.001

Overturf K., Gaylord T. Determination of relative protein degradation activity at different life stages in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) // Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 2009. Vol. 152. P. 150–160. doi: 10.1016/j.cbpb.2008.10.012

Salem M., Kenney B., Killefer J., Nath J.Isolation and characterization of calpains from rainbow trout muscle and their role in texture development // J Muscle Foods. 2004.15:245–255

Salem M., Silverstein J., Rexroad C., Yao J. Effect of starvation on global gene expression and proteolysis in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) // BMC Genomic. 2007. V. 8. P. 328.

Salmerón C., García de la serrana D., Jiménez-Amilburu V., Fontanillas R., Navarro I., Johnston I.A., Gutiérrez J., Capilla E.Characterisation and expression of calpain family members in relation to nutritional status, diet composition and flesh texture in gilthead sea bream (Sparusaurata) // PLoS ONE. 2013. V. 8(9). P. e75349.doi: 10.1371/journal.pone.0075349

Stefansson S.O., Björnsson B.Th., Ebbesson L.O.E., McCormick S.D.Smoltification // Fish Larval Physiology / Eds Finn R.N., Kapoor B.G. Enfield: Science Publishers, 2008. P. 639–681.

References in English

Baryshev I. A., Veselov A. E. Kolichestvennaya kharakteristika zoobentosa nekotorykh rek basseina Belogo morya (Karel’skii, Terskii i arkhangel’skii berega) [Quantitative characteristics of zoobenthos in some

rivers of the White Sea drainage basin (Karelian, Tersky and arkhangelsk coasts)]. Lososevidnye ryby Vostochnoi Fennoskandii [Salmonid Fish of Eastern Fennoscandia]. Petrozavodsk: KarRC RaS, 2005. P. 23–30.

Kantserova N. P., Lysenko L. A., Nemova N. N. Belkovaya degradatsiya v skeletnykh myshtsakh pestryatok i smoltov atlanticheskogo lososya Salmo salar L. [Protein degradation in the skeletal muscles of parrs

and smolts of the atlantic salmon Salmo salar L.]. Izv. RAN. Ser. Biol. [Biol. Bull.]. 2017. No. 1. P. 63–68. doi:10.7868/S0002332917010040

Lysenko L. A., Kantserova N. P., Krupnova M. Yu., Veselov A. E., Nemova N. N. Vnutrikletochnaya belkovaya degradatsiya v protsesse rosta atlanticheskogo lososya Salmo salar L. [Intracellular protein degradation

in the development of the atlantic salmon Salmo salar L.]. Bioorg. khim. [Russ. J. Bioorganic Chem.] 2015. Vol. 41, no. 6. P. 717–724. doi: 10.7868/S013234231506009

Resursy poverkhnostnykh vod SSSR: Gidrologicheskaya izuchennost’. T. 3. Severnyi krai [Resources of surface waters of the USSR: hydrological study. Vol. 3. Northern region]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1965. 612 p.

Veselov A. E., Kalyuzhin S. M. Ekologiya, povedenie i raspredelenie molodi atlanticheskogo lososya [Ecology, behavior, and distribution of juvenile atlantic salmon]. Petrozavodsk: Kareliya, 2001. 160 p.

Amaral I. P., Johnston I. A. Insulin-like growth factor (IGF) signalling and genome-wide transcriptional regulation in fast muscle of zebrafish following a singlesatiating meal. J. Exp. Biol. 2011. 214:2125–2139. doi:

1242/jeb.053298

Bower N. I., Li X., Taylor R., Johnston I. A. Switching to fast growth: the insulin-like growth factor (IGF) system in skeletal muscle of atlantic salmon. J. Exp. Biol. 2008. Vol. 211. P. 3859–3870. doi: 10.1242/..024117

Bower N. I., Johnston I. A. Transcriptional regulation of the IGF signaling pathway by amino acids and insulinlike growth factors during myogenesis in atlantic salmon. PLoS One. 2010. 5(6): e11100. doi: 10.1371/journal. pone.0011100

Bradford M. M. a rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248–254.

Bureau D. P., Hua K., Cho C. Y. Effect of feeding level on growth and nutrient deposition in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) growing from 150 to 600 g. Aqua. Res. 2006. Vol. 37. P. 1090–1098. doi: 10.1111/j.

-2109.2006.01532.x

Cleveland B. M., Burr G. S. Proteolytic response to feeding level in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquaculture. 2011. Vol. 319. P. 194–204.

Cleveland B. M., Weber G. M. Effects of insulin-like growth factor-I, insulin, and leucine on protein turnover and ubiquitin ligase expression in rainbow trout primary myocytes. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2010. 298: R341–R350. doi: 10.1152/ajpregu. 00516.2009

Dickhoff W. W., Beckman B. R., Larsen D. A., Duan C., Moriyama S. The role of growth in endocrine regulation of salmon smoltification. Fish Physiol. Biochem. 1997. Vol. 17. P. 231–236.

Goll D. E., Thompson V. F., Li H., Wei W., Cong J. The calpain system. Physiol. Rev. 2003. Vol. 83(3). P. 731–801. doi: 10.1152/physrev.00029.2002

Enns D. L., Belcastro A. N. Early activation and redistribution of calpain activity in skeletal muscle during hindlimb unweighting and reweighting. Can. J. Physiol. Pharmacol. 2006. Vol. 84. P. 601–609. doi: 10.1139/

y06-013

Hevrøy E. M., Azpeleta C., Shimizu M., Lanzén A., Kaiya H., Espe M., Olsvik P. A. Effects of short-term starvation on ghrelin, Gh-IGF system, and IGF-binding proteins in atlantic salmon. Fish Physiol. Biochem. 2011.

: 217–232. doi: 10.1007/s10695-010-9434-3

Ieshko E. P., Geist J., Murzina S. A., Veselov A. E., Lebedeva D. I., Ziuganov V. V. The characteristics of the infection of juvenile atlantic salmon with glochidia of the freshwater pearl mussel in rivers of Northwest Russia. Knowl. Manag. Aquat. Ecosyst. 2016. Vol. 417.

P. 161–178. doi: 10.1051/kmae/2015039

Kantserova N. P., Lysenko L. A., Veselov A. E., Nemova N. N. Protein degradation systems in the skeletal muscles of parr and smolt atlantic salmon Salmo salar L. and brown trout Salmo trutta L. Fish Physiol. Biochem. 2017. Vol. 43, no. 4. P. 1187–1194. doi: 10.1007/

s10695-017-0364-1

Kołodziejska I., Smorski Z. E. Neutral and alkaline muscle proteases of marine fish and invertebrates. J. Food Biochem. 1996. Vol. 20. P. 349–363.

Lysenko L. A., Kantserova N. P., Kaivarainen E. I., Krupnova M. Yu., Nemova N. N. Skeletal muscle protease activities in the early growth and development of wild atlantic salmon (Salmo salar L.). Comp. Biochem.Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 2017. Vol. 211. P. 22–28.

doi: 10.1016/j.cbpb.2017.05.001

Overturf K., Gaylord T. Determination of relative protein degradation activity at different life stages in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 2009. Vol. 152. P. 150–160. doi: 10.1016/j.cbpb.2008.10.012

Salem M., Kenney B., Killefer J., Nath J. Isolation and characterization of calpains from rainbow trout muscle and their role in texture development. J. Muscle Foods. 2004. 15: 245–255.

Salem M., Silverstein J., Rexroad C., Yao J. Effect of starvation on global gene expression and proteolysis in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). BMC Genomic. 2007. Vol. 8. P. 328.

Salmerón C., García de la Serrana D., Jiménez‑Amilburu V., Fontanillas R., Navarro I., Johnston I. A., Gutiérrez J., Capilla E. Characterisation and expression of calpain family members in relation to nutritional status, diet composition and flesh texture in gilthead sea bream (Sparus aurata). PLoS ONE. 2013. Vol. 8(9). P. e75349. doi: 10.1371/journal.pone.0075349

Stefansson S. O., Björnsson B. Th., Ebbesson L. O. E., McCormick S. D. Smoltification. Fish Larval Physiology. Enfield: Sci. Publ., 2008. P. 639–681.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/them803

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

© Труды КарНЦ РАН, 2014-2018