蝗蜥鼠（Onychomys）毒素抗性的基因组与转录组解析：Scn3a突变、Cblif串联重复及毒素暴露后运输基因上调的协同进化机制

《Genome Biology》：The Onychomys pangenome reveals the unique molecular adaptations that confer toxin resistance

　　

摘要

背景

捕食性蝗蜥鼠（*Onychomys* sp.）与其蝎类猎物共同进化，演化出对蝎类产生的疼痛性和致命性神经毒素的抗性。先前研究报告指出，钠通道Nav1.8的结构与功能修饰能够阻断疼痛毒素对蝗蜥鼠的作用。然而，关于毒素抗性背后的分子适应机制，仍有许多关键问题尚待解答。

结果

我们为*Onychomys*物种和*Peromyscus eremicus*（荒漠小家鼠）生成了高质量的参考基因组和基因注释。通过一个综合的分析流程，我们检测到了正选择的信号，并鉴定了*Onychomys*特有的Nav1.3（*Scn3a*）基因突变。Nav1.3是一个在中枢神经系统以及神经损伤后的外周感觉系统中表达的钠通道基因。此外，我们还检测到*Onychomys*特有的*Cblif*基因串联重复，该基因编码一种对维生素B12吸收至关重要的糖蛋白。这一重复可能代表了一种适应性演化，有助于支持该物种的饮食特化及其特有的胃部形态改变，其特征是富含表达*Cblif*的壁细胞。为更好地理解毒素暴露后的分子反应，我们生成了暴露于松毛象金龟（pinacate beetles）毒性喷射液的小鼠背根神经节和三叉神经节的RNA测序数据。我们检测到*Onychomys torridus*中与运输过程相关的基因表达上调。

结论

我们的研究结果表明，*Onychomys*特有的*Scn3a*基因突变，结合毒素暴露后运输相关基因的上调，可能促进了蝗蜥鼠毒素抗性的进化。