尼罗罗非鱼中FGF基因家族的分子对接及进化动力学研究

《Marine Biotechnology》：Study of Molecular Docking and Evolutionary Dynamics of the FGF Gene Family in Nile Tilapia

FGF基因家族在尼罗 tilapia 环境适应与养殖抗逆中的作用机制研究。通过整合基因组分析、结构生物学和分子对接技术，揭示FGF家族分为三组（A-C），其中A组（FGF19/21/23）保留内分泌代谢功能，B组（FGF7/8a/8b/17/18/24）具有祖先发育功能，C组（FGF1/2/5）出现亚功能分化。保守β-折叠结构域与heparin结合基序的进化创新，结合FGF19高亲脂指数（AI=101.68）等理化特性，阐释其气候适应机制。分子对接发现FGF4/17与雄激素受体（AR）、KLF5/DDBI等核受体形成新互作，特别是GR与FGF4/8a的高亲和力结合（?310.86至?313.15分），揭示FGF通过核受体调控代谢、炎症和组织修复的保守机制，为tilapia作为可持续养殖模型提供理论依据。

　　

摘要

尼罗罗非鱼的成纤维细胞生长因子（FGF）基因家族在环境适应和水产养殖抗逆性中起着核心作用。本研究结合了计算机模拟分析和分子对接技术，全面分析了尼罗罗非鱼中的FGF基因家族。系统发育重建确定了三个分支（A-C）：A组中的基因亚群（FGF19/21/23）具有保守的内分泌和代谢功能；B组基因（FGF7/8a/8b/17/18/24）保留了与硬骨鱼类特异性基因组复制相关的祖先发育功能；C组中的基因亚群（FGF1/2/5）表现出功能分化，例如FGF2具有促进伤口愈合的作用，而FGF5则具有促细胞增殖的作用。结构分析突出了对受体结合至关重要的β-三叶结构域，以及FGF中特有的创新结构，如肝素结合基序。理化性质研究表明，FGF19的烷基指数（AI）为101.68，这对气候适应至关重要。分子对接分析发现了新的潜在相互作用，例如FGF4/17与雄激素受体（AR）的相互作用，可能影响雄性生殖；KLF5/DDBI的结合扩展了FGF在鳃再生和氧化损伤缓解中的作用。糖皮质激素（GR）与FGF的相互作用最为显著，对接得分较高（-233.99至-313.15），尤其是FGF4（-310.86）和FGF8a（-313.15），表明GR介导的调节作用在代谢、炎症和组织修复中起重要作用。本研究开创性地探讨了FGF蛋白与核受体之间的潜在相互作用，并揭示了FGF结构进化与水产养殖抗逆性之间的联系。通过将基因组特征与环境适应联系起来，该研究有助于更好地理解尼罗罗非鱼作为可持续水产养殖模型的潜力。

图形摘要