《牡蛎壳蛋白组图谱》揭示了细胞骨架和细胞外基质在生物矿化过程中的潜在作用

《Journal of Radiology Nursing》：The Atlas of the Shell Proteome in Oysters Reveals the Potential Roles of the Cytoskeleton and Extracellular Matrix in Biomineralization

鉴定了太平洋牡蛎1689个壳基质蛋白（SMPs），显著提升质谱技术分辨率。功能分析揭示细胞骨架（cofilin ADF, tubulin, myosin head）和细胞外基质（carbonic anhydrase, chitin-binding, von Willebrand type A, EGF）蛋白是壳形成关键。发育转录组学显示微管/微丝相关SMPs在幼虫/成体壳中的差异化表达。酸化胁迫导致胶原和应力纤维蛋白表达下调，同时激活BMP信号通路，暗示壳基质维持机制受损。该方法论创新为其他软体动物壳形成研究提供范式，并揭示环境压力下壳生物矿化的调控复杂性。

　　

齐阳|王申通|刘明坤|王伟|张国范|李莉

中国科学院海洋研究所，国家重点海洋生物育种技术与可持续水产养殖实验室，53014，青岛市266071，中国

壳基质蛋白（SMPs）是软体动物壳体形成的基本生物大分子，然而迄今为止在软体动物中仅鉴定出不到400种SMPs，这限制了我们对软体动物如何构建和维持其壳的理解。在这里，我们使用三种不同的质谱技术从太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）中鉴定了1689种SMPs，这一进展在壳蛋白组学领域具有重要意义，使得SMPs的鉴定数量比以往的研究增加了6.52倍。基因本体论和结构域注释显示，细胞骨架蛋白（如cofilin ADF、微管蛋白和肌球蛋白头部结构域）以及细胞外基质（ECM）相关蛋白（如碳酸酐酶、几丁质结合蛋白、von Willebrand A型和EGF结构域）是参与生物矿化过程的关键功能性SMPs。此外，发育转录组学分析表明，与微管和微丝相关的SMPs在幼体和成体中的表达存在差异，这可能反映了幼体壳为文石质而成体壳为方解石质时细胞骨架调节的差异。转录组分析还发现，酸化胁迫显著下调了编码胶原蛋白和应力纤维相关蛋白的基因表达，同时激活了牡蛎的BMP信号通路。这些转录变化表明ECM和细胞骨架的维护功能可能受到了影响。我们的发现揭示了细胞骨架和ECM蛋白在生物矿化过程中的潜在作用，并强调了生物因素对牡蛎壳形成的复杂性。此外，这种结合三种不同技术的蛋白质组学方法也可以应用于其他软体动物，有助于更深入地了解它们在未来的环境变化下的进化轨迹。