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为探究连接蛋白（Connectin，又称 Titin）的进化历程，研究人员通过基因组分析等方法开展研究。结果发现其起源于 TRIO/KALRN 的旁系同源基因，在进化中经历多次基因增减。该研究增进了对动物横纹肌进化的理解。
在神奇的生命演化长河中，动物的运动能力无疑是其生存与发展的关键因素。肌肉，作为动物运动的 “动力引擎”，其进化历程一直是生物学领域的热门研究话题。连接蛋白（Connectin，又称 Titin），这个被誉为生物体内最大的蛋白质，如同肌肉中的 “分子弹簧”，在肌肉舒张时发挥着关键作用，控制着肌肉的伸展性 ，对动物的运动和心脏功能意义重大。然而，长期以来，它的起源与进化过程却如同神秘的面纱，笼罩在重重迷雾之中，引发了无数科研人员的好奇与探索欲望。
为了揭开这层面纱，来自日本川崎医科大学（Kawasaki Medical School）的研究人员踏上了探索之旅。他们深知，弄清楚连接蛋白的进化历程，不仅能为理解动物运动进化提供关键线索，还可能为相关肌肉疾病的研究带来新的曙光。经过不懈努力，他们的研究成果发表在了《Journal of Molecular Evolution》杂志上，为该领域的发展添上了浓墨重彩的一笔。
在这项研究中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：
- 染色体共线性分析（Synteny Analysis）：通过对比不同物种基因组中基因的排列顺序和位置关系，研究基因的进化和变异规律。
- 基因搜索（Gene Search）：利用 NCBI 基因数据库等资源，查找与连接蛋白相关的基因信息。
- 系统发育分析（Phylogenetic Analysis）：基于氨基酸序列比对，构建系统发育树，推断基因之间的进化关系。
下面让我们一同深入了解他们的研究结果：
- 连接蛋白基因在人类中减少为单拷贝：研究人员对人类连接蛋白基因周围的染色体共线性进行研究，发现其在颌口脊椎动物祖先经历两轮全基因组复制（2R - WGDs）后，连接蛋白的同源基因（ohnologs）因大片段缺失而丢失，最终仅剩一个拷贝。
- 2R - WGDs 产生的连接蛋白家族同源基因在颌口脊椎动物分化前减少：对比多种颌口脊椎动物的染色体共线性，发现这些动物最初拥有多个连接蛋白基因，但最终仅保留了位于含 HOXD 染色体上的一个。同时，研究人员还构建了相关基因家族的进化树，分析了它们之间的进化关系。
- 经历额外 WGD 的硬骨鱼同一染色体上存在两个连接蛋白基因：硬骨鱼经历了第三轮全基因组复制（3R - WGD），研究发现其两个连接蛋白基因位于同一染色体上，推测可能是其中一个同源基因发生了移动或消失后在同一染色体上复制。
- 连接蛋白家族基因可能在同一染色体上发生复制：连接蛋白家族基因如 CON（TTN）、OBSCN/OBSL1 + SPEG、MYLK 等都位于含有 HOX 基因簇的染色体上，且在脊椎动物中，总有一个同源基因位于含 HOXD 的染色体上，这表明它们可能在同一染色体上发生复制而产生。
- 结缔蛋白（Connectitin）在两侧对称动物出现之前从 TRIO/KALRN 分化出来：研究人员通过对人类基因的分析，发现 KALRN 与连接蛋白基因结构相似，且在系统发育树上位置相近，推测 TRIO/KALRN 是 SESTD1 - CCDC141 - CON（TTN）的祖先旁系同源基因，命名为 Connectitin。进一步研究发现，Connectitin 在原口动物和后口动物分离之前就已从 TRIO/KALRN 分化出来。
- 刺胞动物和扁盘动物具有与 Trio/Kalirin 结构相似的 Connectitin：在非两侧对称动物中，研究人员也发现了 Connectitin 和 TRIO/KALRN。刺胞动物和扁盘动物的 Connectitin 与人类的相似，都具有 SEC14 结构域、多个 SPEC 重复序列等。
- Connectitin 起源于刺胞动物和扁盘动物出现之前的 TRIO/KALRN 旁系同源基因，并在两侧对称动物中分化：通过分子系统发育分析，研究人员确定 Connectitin 起源于 TRIO/KALRN 的旁系同源基因，在刺胞动物和扁盘动物出现之前就已存在，并在两侧对称动物中进一步分化为连接蛋白家族基因。
在研究结论与讨论部分，研究人员指出，他们明确了连接蛋白基因起源于 TRIO/KALRN 的旁系同源基因，在进化过程中经历了复杂的基因增减和分化。这一发现不仅为理解动物运动和心脏血液泵送的进化提供了新视角，也为相关肌肉疾病的研究奠定了理论基础。然而，研究中也发现了一些有待进一步探索的问题，比如为何水母是唯一拥有横纹肌的刺胞动物，栉水母中 Connectitin 的缺失与之前报道的横纹肌存在矛盾等，这些都为后续研究指明了方向。总之，这项研究成果为生命科学领域关于肌肉进化的研究开辟了新道路，激励着更多科研人员深入探索生命演化的奥秘。
