硬骨鱼类gig免疫基因的进化与调控：来自大西洋鲑的结构与功能启示

《Fish & Shellfish Immunology》：Gene gain and loss drive the diversification of gig immune genes in teleosts: structural and regulatory insights from Atlantic salmon

本文系统探讨了硬骨鱼类中干扰素刺激基因（ISG）家族gig1和gig2的进化轨迹。研究揭示全基因组复制（WGD）事件驱动了基因家族的谱系特异性扩张，特别是鲑科鱼类中gig2的扩增。通过整合系统发育、结构域分析和转录组数据，阐明了大西洋鲑（Salmo salar）中gig基因的结构分化和调控机制，为理解水生脊椎动物免疫基因创新提供了新视角。

　　

研究亮点

gig1和gig2基因家族在硬骨鱼类中的扩张与分化

跨物种比较基因组分析揭示了gig1和gig2基因家族截然不同的进化路径（图1）。为更好代表鲤科鱼类，图1中额外展示了金鱼（C. auratus）。这一补充进一步支持了谱系特异性扩张模式，但未纳入后续分析。与既往报道一致（Zhang et al. 2013），gig2基因在所有调查的非羊膜动物脊椎动物中均被鉴定到。相比之下，gig1基因仅存在于硬骨鱼类中，表明其起源晚于硬骨鱼类特异性全基因组复制（Ts3R）。

gig基因的进化起源与多样化

gig基因家族构成了一类干扰素刺激基因（ISG），它们在哺乳动物中缺失，但在鱼类和其他非羊膜动物脊椎动物中保守且发生扩张（Zhang and Gui 2004; Zhang et al. 2013; An et al. 2025）。这些基因在抗病毒反应中表现出转录激活，表明它们在脊椎动物免疫进化中具有重要作用（Sun et al. 2013; Gao et al. 2017; Madushani et al. 2021）。在大西洋鲑这一对水产养殖具有额外重要性的物种中，我们的研究揭示了这些基因通过全基因组复制和串联重复事件经历了显著的谱系特异性扩张。

结论

总之，我们的研究表明gig基因在硬骨鱼类中经历了广泛且谱系特异性的多样化，这一过程由全基因组复制、串联扩张和重复序列驱动的结构变化所塑造。在大西洋鲑中，我们显示gig1和gig2家族遵循不同的进化轨迹，在序列保守性、结构域组成和转录调控方面存在显著差异。值得注意的是，我们的数据表明调控分歧，包括基因表达与染色质可及性之间的解耦，可能是gig1和gig2功能专业化的关键驱动因素。这些发现强调了基因获得和丢失、结构创新和调控进化在塑造硬骨鱼类免疫基因库中的复杂相互作用。