福寿螺水通道蛋白5（PcAQP5）的功能与结构特征及其在环境胁迫耐受中的潜在作用

本研究针对入侵物种福寿螺（Pomacea canaliculata）的环境适应机制，首次分离并鉴定了其水通道蛋白5（PcAQP5）。通过功能表达分析和质谱验证，发现PcAQP5优先转运水（0.0025 cm/s）和Zn2+（2.714×10?6 cm/s），且在温度和水胁迫下表达显著上调，揭示了其在福寿螺抗逆生理中的关键作用，为入侵物种防控提供了新靶点。

　　

在全球气候变化背景下，入侵物种福寿螺（Pomacea canaliculata）凭借其惊人的环境适应能力，已成为威胁东亚水稻生态系统的重大生物灾害。这种淡水螺类不仅能在极端温度下存活，其暴露于空气中的卵块还能抵抗干旱胁迫——这些特性背后潜藏着怎样的分子奥秘？传统研究多聚焦于哺乳动物水通道蛋白（Aquaporins, AQPs），而对软体动物这类"膜转运专家"的认识仍存在巨大空白。

江苏省农业科学院的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究，首次揭开了福寿螺水通道蛋白5（PcAQP5）的神秘面纱。通过克隆测序、非洲爪蟾卵母细胞功能表达系统、质谱拓扑验证等多技术联用，结合温度/水分胁迫实验，发现PcAQP5具有独特的双底物偏好性：其水渗透系数（P_f）达0.0025 cm/s，对Zn²⁺的转运效率（2.714×10^?6 cm/s）显著高于甘油等小分子。质谱数据证实该蛋白具有典型六次跨膜结构，含NPA/NTA（天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸/天冬酰胺-苏氨酸-丙氨酸）保守基序和ar/R（芳香族/精氨酸）选择性过滤器。

分子克隆与序列分析
从中国苏州采集的福寿螺样本中分离出3557 bp的PcAQP5全长cDNA，编码342个氨基酸（36.6 kDa）。系统发育分析显示其属于软体动物特有的Malacoaquaporins亚类，与已知AQPs同源性仅37.31%，暗示可能存在物种特异性功能分化。

组织分布与胁迫响应
qPCR检测发现PcAQP5在虹吸管中表达量最高（较足肌高300倍），这种特殊分布模式可能与其呼吸调节功能相关。在温度应激实验中，2小时热激（35°C）或冷激（15°C）均能诱导PcAQP5表达上调2-3倍；干旱处理的卵块中该基因表达激增5倍，与其胚胎保水机制高度相关。

功能验证
通过爪蟾卵母细胞肿胀实验证实，PcAQP5对水分子和Zn²⁺的转运活性显著高于对照组。研究者推测锌离子转运能力可能参与福寿螺外壳形成或抗氧化防御系统，这一发现拓展了对AQPs底物谱的认知边界。

该研究不仅填补了软体动物AQP功能研究的空白，更揭示了入侵物种应对气候变化的分子策略。PcAQP5作为环境应激的"生物传感器"，其双重转运特性可能成为阻断福寿螺扩散的新靶点。研究团队特别指出，该蛋白在虹吸管中的优势表达提示其或参与空气呼吸适应，这一发现为解释福寿螺两栖生活史提供了分子证据。未来针对PcAQP5三维结构的解析，或将推动特异性抑制剂的开发，为生态防控提供精准干预工具。