全基因组鉴定及比对分析菲律宾蛤仔（*Ruditapes philippinarum*）中富含亮氨酸重复序列（LRRC）基因及其对溶藻弧菌（*Vibrio alginolyticus*）感染的表达响应

《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Genome-wide identification and comparative analysis of Leucine-Rich Repeat Containing (LRRC) gene and their expression responses to Vibrio alginolyticus infection in the Manila clam ( Ruditapes philippinarum)

　　

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  在菲律宾蛤仔中鉴定出总共97个RpLRRC基因。
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  RpLRRC基因显示出在溶藻弧菌、鳗弧菌和副溶血性弧菌下的表达。
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  RpLRRC基因对溶藻弧菌挑战的响应表达水平。
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  RpLRRC基因可能参与菲律宾蛤仔的先天免疫应答。

引言

LRR结构域在植物、无脊椎动物和脊椎动物中与先天免疫相关的众多蛋白质中保守存在（Bella等，2008）。LRR基序最早于1985年在对人血清α2糖蛋白一级结构的分析中被鉴定出来，研究人员观察到24个氨基酸残基的串联重复序列，其中亮氨酸以规则的间隔出现（Takahashi等，1985）。LRR结构域由重复的LRR基序组成，每个基序通常含有20–29个残基。每个基序的一个显著特征是保守的11残基片段（序列为LxxLxLxxN/CxL，其中"x"可以是任意氨基酸，L位点也可能由缬氨酸、异亮氨酸或苯丙氨酸占据），该片段介导配体识别和蛋白质–蛋白质相互作用（Kajava，1998；Kobe和Kajava，2001）。在结构上，LRR结构域采用弯曲或马蹄形的结构，凹面由平行的β链形成，凸面由可变次级结构组成，包括α螺旋。LRR基序的结构及其在可变长度重复片段中的排列方式产生了一个灵活且高度可进化的框架，用于结合多种蛋白质和非蛋白质配体（Dolan等，2007）。

多个包含LRR结构域的蛋白质家族，包括TLRs、NLRs和FBXLs，不仅含有LRR结构域，还含有其他保守结构域，例如TIR（Toll/白介素-1受体）、NACHT（核苷酸结合与寡聚化）和F-box结构域（Ting等，2008；Ng等，2011；Mason和Laman，2020；Yin等，2022a）。其中，TLRs和NLRs已报道参与水生动物的免疫应答，被认为是重要的免疫相关基因（Laing等，2008；Quiniou等，2013；Poynter等，2015；Mahapatra等，2024；Swain和Miryala，2025），但关于水产脊椎动物中LRRC基因的功能研究仍然匮乏。

与鱼类相比，LRRC基因在贝类中得到广泛研究，特别是在其抗菌活性和先天免疫调节中的作用。由于贝类缺乏适应性免疫，LRRC蛋白质主要作为PRRs发挥作用，识别入侵微生物上的病原体相关分子模式（PAMPs），从而启动下游免疫应答（Shen等，2022；）。LRRC基因被证明对多种PAMPs表现出广泛的结合亲和力，包括革兰氏阴性细菌的脂多糖（LPS）、革兰氏阳性细菌的肽聚糖（PGN）、真菌的β-葡聚糖（GLU）以及病毒模拟物poly(I:C)（Wang等，2017；Shen等，2022）。在弧菌感染后，LRFN蛋白可以结合病原体并促进血细胞的吞噬作用（Huang等，2018）。此外，LRSAM1作为一种E3泛素连接酶，通过介导泛素化并促进通过泛素–自噬–溶酶体途径对细菌的降解，参与抗菌防御（Yang等，2025）。此外，LRR结构域还被报道可导致细胞内容物泄漏和细胞死亡，从而发挥抗菌作用（Zhang等，2023）。总之，这些发现强调了LRRC基因在免疫防御中的核心作用及其在贝类中的广泛功能多样性。

菲律宾蛤仔是一种具有重要经济价值的海洋双壳类动物，是研究免疫应答和环境胁迫适应的理想模型（Li等，2016）。中国的蛤仔养殖业规模庞大，2024年产量达474万吨，比上年增长6.51%（农业农村部等，2025）。近年来，海洋热浪和弧菌感染成为蛤仔养殖业的主要制约因素，常导致大规模死亡和重大经济损失（Ren等，2021；Guo等，2025；Li等，2026；Mu等，2026）。既往研究强调LRRCs在双壳类抵御弧菌感染中的关键作用（Wang等，2017；Huang等，2018；Shen等，2022）。然而，在菲律宾蛤仔中尚未系统鉴定和表征LRRC。因此，对菲律宾蛤仔中LRRCs进行基因组鉴定和表达分析至关重要，这有助于深入了解其先天免疫调节的分子基础。

在本研究中，我们采用生物信息学方法对LRRC基因进行了基因组鉴定，并利用不同的转录组数据集（包括溶藻弧菌、鳗弧菌和副溶血性弧菌）调查菲律宾蛤仔中LRRC基因家族对弧菌挑战的响应。此外，我们通过qPCR分析检测了所选RpLRRCs在溶藻弧菌感染下的表达谱。本研究获得的结果为理解RpLRRCs在菲律宾蛤仔中应对弧菌感染的分子机制提供了理论基础。

章节摘要

伦理批准声明

本研究使用的菲律宾蛤仔既非濒危物种也非受保护物种。所有涉及动物的实验程序均经过大连海洋大学动物伦理委员会审阅并批准。实验严格按照相关国家法规和机构指南进行。

RpLRRCs的基因组水平鉴定

使用基于隐马尔可夫模型（HMM）的方法并结合已发表的菲律宾蛤仔基因组数据对候选LRR基因进行了基因组鉴定（Krogh

RpLRRCs的保守基序与基因结构

RpLRRCs的保守基序和基因结构见图1。结果表明，RpLRRCC74A和RpLRRC74B基因表现出高度保守的基序分布，共享Motif2、Motif3、Motif5和Motif6。相比之下，其他RpLRRCs显示出不同的模式：一些SHOC、LRIG、LGR和LRRC15基因聚集成簇，共享Motif1、Motif7、Motif8和Motif9，而另一些簇共享Motif1和Motif2，RpLRRCXs则错综复杂地分布于不同分支。

讨论

海洋双壳类动物栖息于富含病原体的底质环境中。由于缺乏适应性免疫系统，它们演化出多层级、高度整合的先天免疫网络。近期研究表明，双壳类的免疫防御并非简单的识别与清除的线性过程，而是由三个相互关联的功能层次组成——病原体识别、效应清除和免疫调节——共同构成对环境胁迫的协调应答系统（Li

结论

本研究对菲律宾蛤仔基因组中的LRRC家族进行了全基因组分析。基于基因结构和系统发育关系，在菲律宾蛤仔中鉴定出97个RpLRRCs，并将其分为九类。RpLRRCs的表达分析支持了它们在先天免疫中的潜在作用。在溶藻弧菌感染后，RpLRRCs表现出多样的时间表达模式，凸显了该基因家族在免疫应答中的功能分化。总体而言，

CRediT作者贡献声明

王瑞瑶：撰写–初稿，可视化，验证，调查，正式分析，数据整理，概念化。王丹琪：调查。聂洪涛：撰写–审阅与编辑，监督，资源，项目管理，方法，调查，资金获取。

伦理批准声明

菲律宾蛤仔既非濒危物种也非受保护物种。本研究的所有实验均按照国家及机构指南进行。

利益冲突声明

作者声明，没有已知可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究获得大连市优秀青年科学技术人才基金资助（2024RJ014）、辽宁省教育厅科研项目（LJ212410158027）、辽宁省本科高校研究项目（2024JBZDZ003）资助。该项目由辽宁省振兴人才计划资助（XLYC2403165）。感谢大连海洋大学水生动物医院提供弧菌菌株。

Ruiyao Wang|Danqi Wang|Hongtao Nie