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A source of exogenous oxidative stress improves oxidative status and favors pheomelanin synthesis in zebra finches.
Comparative Biochemistry and Physiology C: Toxicology & Pharmacology ( IF 3.9 ) Pub Date : 2019-11-09 , DOI: 10.1016/j.cbpc.2019.108667
Sol Rodríguez-Martínez 1 , Ismael Galván 1
Affiliation  

Some organisms can modulate gene expression to trigger physiological responses that help adapt to environmental stress. The synthesis of the pigment pheomelanin in melanocytes seems to be one of these responses, as it may contribute to cellular homeostasis. We experimentally induced environmental oxidative stress in male zebra finches Taeniopygia guttata by the administration of the herbicide diquat dibromide during feather growth to test if the expression of genes involved in pheomelanin synthesis shows epigenetic lability. As pheomelanin synthesis implies decreasing the availability of the main cellular antioxidant (glutathione), it is expected to cause oxidative stress unless a protective mechanism limits pheomelanin synthesis and thus favors the antioxidant capacity. However, diquat exposure did not only improve the antioxidant capacity of birds, but also upregulated the expression of a gene (AGRP) that promotes pheomelanin synthesis in feather melanocytes, leading to the development of darker plumage coloration. No changes in the expression of other genes involved in pheomelanin synthesis (Slc7a11, Slc45a2, MC1R, ASIP and CTNS) were detected. DNA methylation levels only changed in MC1R, suggesting that epigenetic modifications other than changes in methylation may regulate AGRP expression lability. Our results suggest that exogenous oxidative stress induced a hormetic response that enhanced the oxidative status of birds and, consequently, promoted pheomelanin-based pigmentation, supporting the idea that birds adjust pheomelanin synthesis to their oxidative stress conditions.

中文翻译:

外源性氧化应激源改善了斑马雀科中的氧化状态并促进苯丙氨酸合成。

一些生物可以调节基因表达以触发有助于适应环境压力的生理反应。黑色素细胞中色素色富兰素的合成似乎是这些反应之一,因为它可能有助于细胞体内稳态。我们通过在羽毛生长过程中施用除草剂双季铵盐二溴化物,在雄性斑马雀科Taeniopygia guttata中诱导环境氧化应激,以测试参与素甲蓝素合成的基因的表达是否显示表观遗传学上的不稳定性。由于pheomelanin的合成意味着减少了主要细胞抗氧化剂(谷胱甘肽)的利用率,因此除非保护机制不限制pheomelanin的合成并因此有利于抗氧化能力,否则预计会引起氧化应激。然而,敌草快接触不仅改善了鸟类的抗氧化能力,而且上调了促进羽毛黑素细胞中苯丙氨酸合成的基因(AGRP)的表达,从而导致羽毛颜色更深。没有检测到其他参与pheomelanin合成的基因(Slc7a11,Slc45a2,MC1R,ASIP和CTNS)的表达变化。DNA甲基化水平仅在MC1R中发生变化,表明除甲基化变化外的表观遗传修饰可能会调节AGRP表达的不稳定性。我们的研究结果表明,外源性氧化应激诱导了一种激素反应,从而增强了禽类的氧化状态,从而促进了基于苯丙氨酸的色素沉着,从而支持了禽类根据其氧化应激条件调节苯丙氨酸合成的想法。而且还上调了促进羽毛黑素细胞中苯丙氨酸合成的基因(AGRP)的表达,从而导致了较深的羽毛着色。没有检测到其他参与pheomelanin合成的基因(Slc7a11,Slc45a2,MC1R,ASIP和CTNS)的表达变化。DNA甲基化水平仅在MC1R中发生变化,表明除甲基化变化外的表观遗传修饰可能会调节AGRP表达的不稳定性。我们的研究结果表明,外源性氧化应激诱导了一种激素反应,从而增强了鸟类的氧化状态,从而促进了基于苯丙氨酸的色素沉着,从而支持了鸟类将苯丙氨酸合成调节至其氧化应激条件的想法。而且还上调了促进羽毛黑素细胞中苯丙氨酸色素合成的基因(AGRP)的表达,从而导致了较深的羽毛着色。没有检测到其他参与pheomelanin合成的基因(Slc7a11,Slc45a2,MC1R,ASIP和CTNS)的表达变化。DNA甲基化水平仅在MC1R中发生变化,这表明除甲基化变化外,表观遗传修饰可能会调节AGRP表达的不稳定性。我们的研究结果表明,外源性氧化应激诱导了一种激素反应,从而增强了鸟类的氧化状态,从而促进了基于苯丙氨酸的色素沉着,从而支持了鸟类将苯丙氨酸合成调节至其氧化应激条件的想法。导致羽毛颜色更深。没有检测到其他参与pheomelanin合成的基因(Slc7a11,Slc45a2,MC1R,ASIP和CTNS)的表达变化。DNA甲基化水平仅在MC1R中发生变化,表明除甲基化变化外的表观遗传修饰可能会调节AGRP表达的不稳定性。我们的研究结果表明,外源性氧化应激诱导了一种激素反应,从而增强了鸟类的氧化状态,从而促进了基于苯丙氨酸的色素沉着,从而支持了鸟类将苯丙氨酸合成调节至其氧化应激条件的想法。导致羽毛颜色更深。没有检测到其他参与pheomelanin合成的基因(Slc7a11,Slc45a2,MC1R,ASIP和CTNS)的表达变化。DNA甲基化水平仅在MC1R中发生变化,表明除甲基化变化外的表观遗传修饰可能会调节AGRP表达的不稳定性。我们的研究结果表明,外源性氧化应激诱导了一种激素反应,从而增强了鸟类的氧化状态,从而促进了基于苯丙氨酸的色素沉着,从而支持了鸟类将苯丙氨酸合成调节至其氧化应激条件的想法。提示除了甲基化变化以外的表观遗传修饰可能会调节AGRP表达的不稳定性。我们的研究结果表明,外源性氧化应激诱导了一种激素反应,从而增强了鸟类的氧化状态,从而促进了基于苯丙氨酸的色素沉着,从而支持了鸟类将苯丙氨酸合成调节至其氧化应激条件的观点。提示除了甲基化变化以外的表观遗传修饰可能会调节AGRP表达的不稳定性。我们的研究结果表明,外源性氧化应激诱导了一种激素反应,从而增强了鸟类的氧化状态,从而促进了基于苯丙氨酸的色素沉着,从而支持了鸟类将苯丙氨酸合成调节至其氧化应激条件的想法。
更新日期:2019-11-09
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