角质层相关基因家族的扩展与时间表达调控：十足目动物蜕皮适应性进化的分子基础

《Molecular Ecology》：Expansion and Temporal Expression Regulation of Cuticle-Associated Gene Families: Molecular Basis of Adaptive Evolution of Moulting in Decapods

蜕皮调控机制研究揭示甲壳类外骨骼相关基因家族（CP8、CP AMP1A、pro-resilin、CP AM1199、CP575、CP1246）的显著扩张及其时空特异性表达模式，其中CP1246家族通过钙化相关结构域创新助力潮间带螃蟹适应物理冲击与捕食压力。ETH及其受体ETHR的表达动态变化通过共表达网络协同调控肌肉发育、免疫应答和能量代谢，共同维持蜕皮周期有序进行。该研究建立甲壳类蜕皮分子调控整合模型，为适应进化机制提供新见解。

　　

摘要

蜕皮对于十足目动物的生长和发育至关重要，但其分子调控机制及其与环境适应性进化之间的关系尚未完全阐明。通过比较基因组学和转录组学分析，我们发现了六个与表皮相关的基因家族（CP8、CP AMP1A、pro-resilin、CP AM1199、CP575 和 CP1246），这些基因家族在十足目动物中经历了显著扩增，并表现出物种特异性的分布模式。值得注意的是，CP1246 基因家族在蟹类中特别扩增，并富含与钙化相关的表皮结构，这可能代表了适应潮间带环境物理影响和捕食压力的关键进化创新。转录组学分析显示，这些扩增的基因家族在蜕皮周期中表现出高度特异性的时空表达模式：CP8、pro-resilin 和 CP AMP1A 在蜕皮期间（InM3）表达增强，有助于内表皮的形成；而 CP1246、CP575 和 CP AM1199 在其他时期保持较高表达水平，可能与不同外骨骼区域的构建有关。此外，我们还发现了蜕皮触发激素（ETH）及其受体（ETHR），证实了它们在蜕皮过程中的表达逐渐增加。通过共表达网络分析，我们发现 ETH 可能协调调控与肌肉发育、免疫反应和能量代谢相关的基因，共同支持蜕皮过程的有序进行。这些发现建立了一个关于十足目动物蜕皮调控的整合模型，阐明了与表皮相关的基因家族扩增和阶段特异性表达如何促进十足目动物（尤其是蟹类）对复杂生态环境的适应，为甲壳类动物适应性进化的分子基础提供了新的见解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在以下链接的蟹类蜕皮周期转录组分析中找到：https://www.ebi.ac.uk，参考编号为 PRJNA687923、PRJNA400568、PRJNA288849。这些数据来源于公共领域的以下资源：PRJNA687923、PRJNA400568、PRJNA288849、https://www.ebi.ac.uk。