《Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology》：Role of the steroid hormone synthesis pathway-related gene
StAR-like in gonadal development of mud crab (
Scylla paramamosain)
编辑推荐：
•在青蟹中鉴定出一个与类固醇激素生物合成相关的基因 StAR-like。•SpStAR-like 可能通过控制类固醇激素的生物合成来调节性腺发育。•胆固醇上调与类固醇生成和卵巢发育相关的基因。•胆固醇提高了孕烯醇酮水平并加速了卵巢成熟。•青蟹可能利用胆固醇合成孕烯醇酮。引言类
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在青蟹中鉴定出一个与类固醇激素生物合成相关的基因 StAR-like。
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SpStAR-like 可能通过控制类固醇激素的生物合成来调节性腺发育。
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胆固醇上调与类固醇生成和卵巢发育相关的基因。
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胆固醇提高了孕烯醇酮水平并加速了卵巢成熟。
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青蟹可能利用胆固醇合成孕烯醇酮。
引言
类固醇激素在动物生理中起着关键作用，包括性别分化、性腺发育、繁殖和第二性征（Clelland and Peng, 2009; Tokarz et al., 2015）。尽管脊椎动物中的类固醇生物合成途径已被充分阐明（Janer and Porte, 2007），但也有证据表明无脊椎动物中存在脊椎动物类型的类固醇生成酶，此前认为这些酶仅存在于脊椎动物中（Lehoux and Sandor, 1970; Lafont, 1991）。大多数脊椎动物类型的类固醇及其合成酶已在棘皮动物和软体动物中被报道（Lafont and Mathieu, 2007; Thongbuakaew et al., 2021）。在甲壳类动物中，许多物种拥有类似脊椎动物的类固醇激素及相关蛋白。实验证据表明，这些激素在调节甲壳类动物性腺发育甚至性别分化方面起着重要作用。例如，已在 Penaeus japonicus（Okumura and Sakiyama, 2004）、P. monodon（Quinitio et al., 1994）、Nephrops norvegicus（Fairs et al., 1989）、Eriocheir sinensis（Li et al., 2011）和 Scylla paramamosain（Huang et al., 2009）中鉴定出雌二醇和睾酮样类固醇。在 S. paramamosain 中，雌二醇已被证明对卵黄发生、卵母细胞发育和卵巢成熟至关重要（Huang et al., 2009）。同样，在 Portunus trituberculatus 中，外源性雌二醇上调了 vitellogenin（vtg）的表达，抑制了颚腺抑制激素，进而增强了蜕皮甾体信号，从而促进繁殖（Lu et al., 2018）。对 Macrobrachium nipponense 的研究发现，饲料中添加 17α-甲基睾酮诱导了性别逆转，导致幼体中睾丸和卵巢共存；降低睾酮水平恢复了正常的女性发育（Cai et al., 2023）。
胆固醇是脊椎动物类型类固醇激素的前体，对于类固醇生成至关重要（Janer and Porte, 2007）。因此，通过关注胆固醇作为其生物合成前体来研究甲壳类动物中的脊椎动物类型类固醇激素，可能有助于阐明甲壳类动物中脊椎动物类型类固醇激素合成的来源和途径。值得注意的是，甲壳类动物不能从头合成胆固醇，而是从饮食中获取（Guo et al., 2022; Mondy et al., 2014）。在南美白对虾（P. vannamei）中补充膳食胆固醇提高了孕酮、雌二醇和甲基法尼酯的水平，并增强了卵巢发育和类固醇生成基因的表达（vtg，卵黄蛋白原受体：vtgR，类固醇生成急性调节 3：StAR3，3-β-羟基类固醇脱氢酶：Hsd3b，17-β-羟基类固醇脱氢酶：Hsd17b，雌激素相关受体：ERR）（Liang et al., 2023）。在脊椎动物中，胆固醇转运至线粒体是由类固醇生成急性调节蛋白（StAR）介导的（Stocco, 2000）。StAR 最初从小鼠间质细胞中纯化出来，是类固醇合成中的关键“开关”蛋白（Clark and Stocco, 1995）。值得注意的是，甲壳类动物的 StAR 样序列的特征是含有一个脊椎动物 StAR 蛋白中不存在的额外 N 端 MENTAL 结构域（Wang et al., 2022）。这种结构域结构与脊椎动物 StAR 相关脂质转运蛋白（StARLTPs）相似，因此这类甲壳类蛋白被归类为 StARLTPs。在 GenBank 中，一些无脊椎动物蛋白（包括甲壳类物种）被注释为"StAR-like"（e.g.，Saccostrea cucullata（XP_062603807.1），Ostrea edulis（XP_048727694.2），Octopus sinensis（XP_029633644.1），Drosophila suzukii（XP_016930441.2），Bombyx mandarina（XP_028033681.1），P. vannamei（XP_027225581.2））。为了符合这一惯例，我们将该术语用于甲壳类序列。我们的实验室之前从转录组数据中鉴定出了 S. paramamosain 中的 SpStAR-like 序列；然而，其精确的生物学功能在很大程度上仍未知。因此，研究其功能及甲壳类动物中类似脊椎动物的类固醇生成途径，预计将有助于揭示甲壳类动物性腺发育的分子调控机制。
青蟹（S. paramamosain）是一种十足目甲壳类动物，广泛分布于从印度洋到西太平洋的亚热带和温带地区。以其美味和强适应能力而闻名，已成为中国东南沿海的主要养殖物种（Lin et al., 2007）。然而，亲本管理仍然是一个重大瓶颈，通常表现为卵子质量差、孵化率低和幼体存活率低。因此，优化亲本培养以确保卵巢完全发育是青蟹养殖业可持续发展的关键目标。
章节摘要
实验动物
本研究使用的青蟹购自中国福建省漳州市漳浦县。蟹的性腺发育阶段是根据我们小组建立的以下标准确定的（Peng et al., 2023; Dai et al., 2012; Han et al., 2012）：外部形态、性腺指数（GSI）、性腺颜色和组学特征。雄蟹的睾丸发育分为三个不同的阶段，而雌蟹的卵巢发育
SpStAR-like 的完整 ORF
SpStAR-like 基因的完整 ORF 包含 1110 bp，编码 369 个氨基酸。生物信息学预测显示，SpStAR-like 蛋白的分子量约为 41.85 kDa，理论等电点为 5.62。它具有 38 个磷酸化位点和 1 个糖基化位点。跨越氨基酸残基 1–130 的区域包含一个 N 端 MENTAL 结构域。经典脊椎动物 StAR 中不存在该结构域，但在一些 StAR 相关
讨论
迄今为止，尽管已在甲壳类动物中鉴定出 StAR 样蛋白，但关于这些分子的功能研究仍然有限。尚未发现含有单个脊椎动物类型 START 结构域的甲壳类 StAR 同源物。所有已知的甲壳类同源物都具有 MENTAL 和 START 结构域，表现出与脊椎动物 StARLTPs 的结构相似性。尽管如此，越来越多的证据表明，它们的生物学功能在很大程度上与脊椎动物 StAR 蛋白一致（Wang et
结论
本研究系统地表征了 S. paramamosain 中的 SpStAR-like，这是一种含有 MENTAL 结构域的 StARLTP 同源物，有别于经典脊椎动物 StAR，并全面评估了其与性腺发育和类固醇生成信号之间的潜在关联。来自基因表达谱、RNA 干扰和胆固醇干预的综合数据揭示了 SpStAR-like 丰度、类固醇生成基因转录和卵巢成熟之间的相关性；然而，直接因果
CRediT 作者贡献声明
黄一聪：写作 – 初稿，验证，方法论，调查，概念化。杜佳慧：方法论，调查，形式分析。曾先远：可视化，资金获取。邹鹏飞：调查，资金获取。张芝平：写作 – 审查与编辑，监督。王一磊：写作 – 审查与编辑，监督，项目管理，资金获取。
未引用参考文献
Jia et al., 2013
Liao et al., 2024
Sakuma et al., 2002
Sakuma et al., 2004
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。
致谢
本研究得到了 国家自然科学基金（32403016，41676161）和 国家重点研发计划（2018YFD0900205）、福建省自然科学基金（2024J01103）以及中国福建省国际科技合作项目（2025I0019）的支持。
黄一聪 | 杜佳慧 | 曾先远 | 邹鹏飞 | 张芝平 | 王一磊
