MAPK/ERK通路转录调控介导两种近缘牡蛎物种热耐受性差异的分子机制

针对全球变暖导致牡蛎夏季大规模死亡问题，研究人员通过ERK激酶抑制联合热应激实验，结合RNA-Seq与生理生化分析，揭示了MAPK/ERK通路通过调控吞噬作用（Drpr、Sqstm1）、抑制凋亡（Birc3、Bax/Bcl-2）、协调PI3K-AKT/mTOR/NF-?B信号串扰（Fos、Trpm2、Pik3ca）及优化能量代谢（HK、Fasn）等机制，驱动长牡蛎（Crassostrea gigas）与葡萄牙牡蛎（C. angulata）的耐热性差异，为海洋贝类抗逆育种提供分子靶点。

　　

全球变暖正对海洋生态系统造成深远影响，其中滤食性双壳贝类牡蛎作为潮间带关键物种和世界最大规模的海水养殖对象，面临夏季大规模死亡的严峻挑战。研究表明，高温是引发牡蛎死亡的最直接环境因子，而长牡蛎（Crassostrea gigas）与葡萄牙牡蛎（Crassostrea angulata）因地理分布差异表现出显著耐热性分化，后者具有更高生存率和1.3°C的LT₅₀
上限。这一现象背后隐藏着怎样的分子奥秘？中国水产科学研究院黄海水产研究所的团队在《Aquaculture》发表研究，揭示了MAPK/ERK通路通过转录调控网络驱动两种牡蛎耐热性差异的机制。

研究采用ERK激酶抑制剂处理结合热应激实验，整合RNA-Seq转录组测序、核质分离免疫印迹（验证ERK核转位）及生理生化指标检测（如代谢酶活性分析）。样本来自青岛（C. gigas）和厦门（C. angulata）野生群体，通过一代共同花园实验消除环境干扰。

ERK激酶抵御热损伤
热应激诱导ERK磷酸化并核转位，抑制剂处理则显著降低核内p-ERK水平。生理数据显示ERK抑制组出现更严重的氧化损伤（MDA升高）和能量失衡（ATP下降），证实ERK是热防御的核心开关。

转录调控网络解析
RNA-Seq揭示ERK通过四重机制调控耐热性：1）激活吞噬相关基因（Drpr、Sqstm1），清除热损伤蛋白；2）抑制凋亡通路（Birc3、Bax/Bcl-2比值下调）；3）协调PI3K-AKT-mTOR与NF-?B信号串扰（Fos、Pik3ca表达上调）；4）优化能量代谢（HK、PK酶活提升，Fasn促进脂类合成）。比较转录组显示C. angulata中ERK靶基因表达更高效，尤其吞噬与代谢相关基因。

讨论与结论
该研究首次系统阐明ERK在海洋无脊椎动物热适应中的转录调控功能，其通过多通路协同（如激活PI3K-AKT促生存、抑制线粒体凋亡）实现“细胞清洁-信号放大-能量重塑”的全局防御。发现的分子标记（如C1qtnf3、Trpm2）为耐热牡蛎育种提供靶点，兼具生态保护与养殖产业价值。研究不仅深化了对MAPK/ERK通路在极端环境适应中进化分化的认知，也为应对气候变化下的水产养殖挑战提供了理论框架。