中国绒螯蟹变态过程中的表达动态及肌球蛋白基因家族的全基因组分析

《BMC Genomics》：Expression dynamics during metamorphosis and genome-wide analysis of the myosin gene family in the Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis)

　　

摘要

背景

中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）在幼体变态过程中会周期性蜕壳，且肌肉生长呈不连续性，但其背后的分子机制至今仍不明确。肌球蛋白作为一种关键的驱动蛋白，对肌肉功能及多种细胞过程至关重要。

研究结果

本研究结合了三个关键发育阶段（溞状期、大眼幼体期和早期幼体期）的转录组分析，以及对E. sinensis中肌球蛋白基因家族的系统性全基因组分析。转录组分析显示，肌球蛋白基因受到动态调控，在大眼幼体期与溞状期以及早期幼体期与大眼幼体期的比较中，有196个基因持续上调。这些共同上调的基因参与组织重塑和营养代谢，功能分析表明它们与紧密连接形成及肌动蛋白细胞骨架调控相关。我们在E. sinensis的基因组中发现了23个肌球蛋白基因（EsinMyos），它们属于11个亚家族，其中传统的肌球蛋白II（Myo2）亚家族占比尤为突出，该亚家族包含9个成员——这一模式与42种被研究的甲壳类动物中Myo2的高丰度一致。EsinMyo2基因在35号染色体上的聚集现象表明，串联重复事件可能是造成这一情况的原因。通过对42种动物的系统发育分析，证实了肌球蛋白类别的高度保守性，同时发现所有被研究的节肢动物中均不存在Myo10、Myo16和Myo28，这说明这些基因存在特定谱系的丢失。结构比较还发现了一种非典型的肌球蛋白II，即截短的EsinMyo2-1。表达谱分析显示，不同的EsinMyos基因在不同发育阶段的表达模式各异：例如，EsinMyo1D和EsinMyo2-8从溞状期到幼体期的表达水平逐渐上升，而EsinMyo15在溞状期时的表达水平最高。

结论

这些研究结果凸显了肌球蛋白基因家族在满足E. sinensis肌肉发育和变态过程中的阶段性形态及生理需求方面的关键作用，为水产养殖和发育生物学提供了重要的遗传学依据。