牡蛎牛磺酸合成的功能解析：CSAD基因变异调控两种近缘物种热适应差异的分子机制

本研究针对牡蛎高牛磺酸含量的代谢特征，解析了半胱氨酸亚磺酸脱羧酶（CSAD）在太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）和葡萄牙牡蛎（C. angulata）中的功能差异。研究人员通过RNAi、过表达实验和启动子活性分析，发现CSAD启动子区的三个基因组变异可提升2.52-4.30倍转录活性，并证实PARP1介导了物种特异性热响应。该研究填补了海洋无脊椎动物牛磺酸代谢调控机制的空白，为分子育种提供理论依据。

　　

在潮间带极端环境中，牡蛎以其惊人的环境适应能力成为研究代谢调控的经典模型。其中，高达8-12 g/kg的牛磺酸含量不仅是其商业价值的核心，更是应对高温、高盐等胁迫的关键生理基础。然而，为何近缘物种太平洋牡蛎（C. gigas）和葡萄牙牡蛎（C. angulata）在热耐受性上存在1.3°C的LT50差异？为何后者牛磺酸含量高出1.5倍？这些现象背后隐藏着怎样的分子调控密码？中国科学院海洋研究所的研究团队在《Aquaculture》发表的研究，首次揭示了半胱氨酸亚磺酸脱羧酶（CSAD）通过PARP1介导的转录调控网络，驱动两物种热适应分化的分子机制。

研究采用RNA干扰（RNAi）技术构建基因敲低牡蛎模型，结合HEK293T细胞过表达系统验证CSAD酶活；通过双荧光素酶报告基因检测启动子变异对转录活性的影响；运用染色质免疫共沉淀（ChIP）鉴定PARP1与CSAD启动子的互作。实验样本包括200只野生C. gigas和50只C. angulata，均采集自中国山东青岛潮间带。

【Functional characterization of CSAD in oyster】
细胞实验显示，过表达CgCSAD使半胱氨酸和半胱氨酸亚磺酸（CSA）水平分别降低78.3%和65.4%（P<0.0001），同时牛磺酸产量提升2.1倍。RNAi处理后牡蛎鳃组织牛磺酸含量下降41.7%，伴随超氧化物歧化酶（SOD）活性降低36.2%和丙二醛（MDA）积累增加2.8倍，证实CSAD通过调节抗氧化系统增强热耐受性。

【Genomic variations enhance Csad transcription】
在CSAD启动子区鉴定出三个关键单核苷酸多态性（SNP）：-152C>T使荧光素酶活性提升3.19倍，-218G>A提升2.81倍，而-307A>G组合变异产生协同效应，活性增幅达4.30倍。这些变异在C. angulata中的等位基因频率显著高于C. gigas（P<0.01）。

【PARP1 mediates species-divergent thermal response】
ChIP-qPCR证实PARP1在C. angulata中与CSAD启动子的结合亲和力比C. gigas高3.2倍（P<0.001）。当使用PARP抑制剂PJ34处理时，高温诱导的CSAD表达增幅从4.1倍降至1.8倍，揭示PARP1通过表观遗传修饰调控物种特异性热响应。

这项研究不仅首次在软体动物中建立CSAD-PARP1调控轴，更创新性地提出启动子"变异组合效应"模型：-307A>G通过改变DNA螺旋结构暴露PARP1结合位点，而-152C>T增强RNA聚合酶II募集效率，二者协同放大转录响应。该发现为解释海洋生物环境适应分化提供了新范式，其揭示的牛磺酸-抗氧化-热耐受性级联反应，为水产动物抗逆育种提供了分子标记（如-307A>G变异）。研究团队特别指出，C. angulata的高效牛磺酸合成系统或将成为人类功能性食品开发的理想生物反应器。