全基因组鉴定与表达谱分析揭示了Segon基因家族的多样性及其在牡蛎贝壳形成中的潜在作用

《Marine Biotechnology》：Genome-wide Identification and Expression Profiling Indicate the Segon Gene Family Diversity and their Possible Role in Shell Formation in Oysters

贝壳生物矿化中Segon蛋白的钙运输机制及基因家族进化研究。采用结构预测和转录组分析发现Ostreidae特有基因家族具有β-折叠和α-螺旋保守结构，Asp/Glu富集提示钙结合能力，其表达在幼体向 spat阶段升高与贝壳矿物相转变同步，基因融合事件支持其独特性。

　　

双壳类动物在全球海洋水产养殖中占据主导地位，其贝壳的生物矿化过程由血细胞和特化蛋白质介导。Segon是牡蛎体内含量第二高的血浆蛋白，含有高浓度的钙，据推测它通过钙转运参与贝壳的形成。然而，其基因家族的分布和功能机制尚未被充分研究。本研究旨在系统地鉴定Segon基因家族，分析其结构和进化特征，并阐明其在发育阶段及贝壳损伤反应中的表达模式。在牡蛎科（Ostreidae）中发现了12个Segon基因，而在其他研究的软体动物中未发现相关基因。所有Segon蛋白均被预测为酸性蛋白（pI值介于4.98至6.07之间），具有亲水性，并定位于细胞外空间；其高比例的Asp和Glu残基表明它们具有潜在的钙结合能力。通过对Segon序列的分析发现，在Crassostrea virginica中，segon和dominin并未形成融合基因，而在其他所有物种中，segon序列均包含了dominin序列。计算机模拟预测的蛋白质三级结构显示这些蛋白含有保守的β-折叠片和α-螺旋结构。在早期幼体阶段，segon蛋白的转录水平几乎检测不到，但在牡蛎幼虫发育到 spat 阶段时其表达量显著增加，这一时期正好对应于贝壳从文石相向方解石相的转变。Segon基因家族为牡蛎科所特有，可能是通过基因融合事件演化而来的。其时空表达模式和结构特征表明，Segon可能在钙转运过程中发挥关键作用，为理解牡蛎的生物矿化机制和水产养殖技术的改进提供了新的研究方向。