Melatonin ist ein kleines molekulares Neurotransmitter, das hauptsächlich in der Zirbeldrüse von Wirbeltieren synthetisiert und sezerniert wird und zu verschiedenen Körperteilen gelangt, um an der Regulation biologischer Rhythmen, der Fortpflanzung, des Wachstums, der Entwicklung und anderer physiologischer Prozesse teilzunehmen. Bei Fischen ist die Zirbeldrüse ein Komplex, der hauptsächlich aus photorezeptiven Zellen besteht und sowohl lichtempfindliche als auch endokrine Funktionen besitzt. Die Biosynthese von Melatonin beginnt mit Tryptophan und umfasst Tryptophanhydroxylase (TPH), aromatische L-Aminosäure-Decarboxylase (AAAD), Arylalifamin-N-Acetyltransferase (AANAT) und Acetylserotonin-O-Methyltransferase (ASMT). In früheren Untersuchungen, bei denen wir vergleichende Genomik an zahlreichen Wirbeltieren durchgeführt haben, stellten wir fest, dass die systematische Evolution der Gene, die diese vier Melatoninsyntheseenzyme kodieren, im Wesentlichen mit der Evolution der Wirbeltierarten übereinstimmt, was darauf hinweist, dass diese Gene (wie auch das Melatonin selbst) sehr konserviert sind. Interessanterweise gibt es bei Fischen eine signifikante Zunahme der Kopienzahl der Gene für die katalytischen Enzyme, aber die Kopienzahl bei tetraploiden und diploiden Fischen ist nicht unbedingt 2:1, was auf den teilweisen Genverlust nach der Genomverdopplung bei Fischen zurückzuführen ist. Darüber hinaus wurden in den meisten Fischgenomen einige neue Gene wie aaad-like und asmt-like identifiziert, die möglicherweise neue Funktionen besitzen; bei einigen katalytischen Enzymgenen treten Deletionen, Leserastermutationen oder Pseudogenisierung auf, was die Anpassungsfähigkeit der Arten an spezielle Lebensräume wie Höhlen oder die Tiefsee verbessern kann. Diese Übersicht konzentriert sich hauptsächlich auf die Arbeiten unseres Teams in den letzten zehn Jahren und bietet einen zusammenfassenden Überblick über die systematische Evolution und die physiologischen Funktionen der Gene der Melatoninsyntheseenzyme bei Fischen, mit dem Ziel, das Verständnis der Auswirkungen von Melatonin auf die reproduktive endokrine Aktivität der Fische zu vertiefen und die Entwicklung der Gonaden, künstliche Fortpflanzung und molekulare Züchtung zu unterstützen.

Melatonin; Melatoninsyntheseenzyme; systematische Evolution; physiologische Funktionen; Anpassungsmechanismen