大口黑鲈（Micropterus salmoides）基因组中脂肪酸结合蛋白（fabp）基因的比较鉴定、特征分析及高温胁迫研究

《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Comparative identification, characterization and high-temperature stress analysis of the fatty acid-binding protein ( fabp) genes in largemouth bass ( Micropterus salmoides) genome

10个Fabp基因在鲈鱼中被鉴定，系统发育分析揭示其分为四类，多数基因在肝脏中高温胁迫下表达显著变化，并通过互作网络推测其可能参与脂质代谢调节高温响应。

　　

Bowen Lv | Yanpeng Liu | Shuai Li | Debin Zhong | Haolin Mo | Lixin Wang | Jiajia Yu

西北农林科技大学动物科学技术学院，中国杨陵市，712100

摘要

脂肪酸结合蛋白（Fabps）参与了生物体内的多种生理过程，如免疫防御、生长、发育、代谢和应激耐受。尽管Fabps的作用已经得到了广泛研究，但关于大口黑鲈中Fabp家族在应激条件下的变化知之甚少。通过基因组分析，在大口黑鲈中检测到了10种Fabps。系统发育和进化分析表明，这些Fabps可以分为四个分支。根据系统发育树和保守基序分析，Fabps具有相对较高的保守性。实时定量PCR结果显示，10种Fabps在七种组织中表现出不同的表达特征，其中8种Fabps在高温应激后其转录水平发生了显著变化。此外，蛋白质-蛋白质相互作用分析表明，Fabps可能通过影响脂质含量来参与应对高温应激。本研究可能是首次对大口黑鲈中的Fabps进行系统性的研究，将进一步加深我们对其进化过程的了解，并为揭示大口黑鲈在高温条件下的Fabps作用机制提供关键框架。

引言

在全球变暖的背景下，高温对鱼类生理和行为的影响是一个主要的研究焦点（Przeslawski等人，2008年；Deng等人，2020年；Sun等人，2020年）。高温应激不仅会对鱼类的生长、发育和免疫防御产生不利影响，降低其适应性，还会通过改变代谢过程影响鱼肉质量，从而导致水产养殖业的重大损失（Ashaf-Ud-Doulah等人，2020年；Scharsack和Franke，2022年；Soman等人，2021年；Yuan等人，2022年）。鱼类在进化过程中发展出了复杂的调节机制以适应温度波动，但当温度变化超出其耐受范围时，它们可能会生病甚至死亡。

脂肪酸结合蛋白（Fabps）参与了生物体内的多种生理过程，包括脂肪酸运输、免疫防御、生长、发育、代谢和应激耐受（Zhou等人，2019年；Jin等人，2021年；Storch和Corsico，2023年）。在PC12细胞中，上皮细胞中的fabp基因在神经生长因子介导的轴突生长过程中被显著激活（Allen等人，2000年）。在单核细胞中，Fabp7可以通过糖酵解途径诱导促炎表型（Patel等人，2025年）。作为可溶性蛋白质，Fabps具有较小的相对分子质量，并对脂肪酸、胆汁酸（BAs）或视黄醇具有高亲和力（Storch和Corsico，2023年）。Fabps还参与脂质代谢。在金头鲷（Sparus aurata）和欧洲鲈鱼（Dicentrarchus labrax）中，脂肪酸可以调节fabp的表达（Tasbozan等人，2022年；Tasbozan等人，2023年）。在草鱼中，fabp2和fabp11a对棕榈酸刺激表现出阳性反应（Zhang等人，2024年）。此外，Fabps还与温度、pH值等非生物因素有关。在橙斑石斑鱼中，肝脏在pH值和温度应激后fabp10的表达显著增加（Qi等人，2012年）。

Fabps广泛存在于脊椎动物和无脊椎动物的细胞质中。目前已鉴定出12种典型的Fabps，即Fabp1–12（Agellon，2024年）。其中，Fabp1、Fabp3、Fabp6和Fabp7在脊椎动物中具有高度保守性（Venkatachalam等人，2017年）。Fabp4、Fabp5、Fabp8和Fabp9存在于四足动物（如人类、小鼠和两栖动物）中，但在鱼类中几乎不存在。值得注意的是，Fabp12仅存在于哺乳动物中，而在其他脊椎动物物种中未被发现。Fabps的这些独特特征表明，它们的表达和功能可能在进化过程中在不同动物谱系中发生了分化。

大口黑鲈（Micropterus salmoides）是中国重要的养殖鱼类，于20世纪70年代中期从北美引入中国台湾省，80年代初引入广东省。与其他亲缘关系较近的鲈形目鱼类（通常具有24条染色体）不同，大口黑鲈的染色体数目为23条（Sun等人，2021年）。因此，进一步了解大口黑鲈中Fabps的基因结构和功能具有重要意义。本研究对大口黑鲈中的fabp基因进行了全基因组范围的鉴定和表征，并确定了它们在不同组织中的表达情况以及在急性高温应激下的表达变化。此外，还预测了大口黑鲈Fabps的潜在功能伙伴，为进一步研究和理解Fabps的功能提供了证据。

大口黑鲈中fabp基因成员的表征和命名

从NCBI网站获取了大口黑鲈的完整基因组数据和注释数据集。然后，使用tBLASTn方法将斑马鱼和人类的Fabp序列作为查询序列，通过E值阈值1e^?5对大口黑鲈基因组进行BLAST搜索。选择E值最低且转录本最长的序列作为Fabp基因成员。使用ClustalW2（https://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalw2/）对Fabp序列进行比对。

大口黑鲈中Fabps的分子表征

在大口黑鲈中发现了10种Fabp基因，包括Fabp1、Fabp2、Fabp3、Fabp6a、Fabp6b、Fabp7a、Fabp7b、Fabp10、Fabp11a和Fabp11b。这些Fabp的编码序列长度从378 bp（fabp6a）到525 bp（fabp6b）不等。每种Fabp由125至174个氨基酸组成，分子量介于14.19 kDa（Fabp6a）到19.16 kDa（Fabp6b）之间。理论PI值范围为5.17（Fabp6a）到8.64（Fabp10），这意味着大多数Fabp具有酸性特征。

讨论

Fabps在生物体的多种生理过程中起着重要作用，包括免疫、生长、发育、代谢和应激耐受。目前，主要在高等脊椎动物（如鸡和人类）中进行了相关研究，而在鱼类中的研究较为有限（Wang等人，2019年）。尽管大口黑鲈的基因组已经测序，但其中Fabps的数量仍不清楚。本研究利用大口黑鲈的基因组数据鉴定了10种Fabp。

结论

在本研究中，我们对大口黑鲈中的Fabps进行了基因组鉴定和分析，包括基因结构、基因组定位、基序组成、保守结构域以及系统发育关系等。全基因组分析显示，大口黑鲈中存在10种Fabp，其中一些基因具有多个拷贝。这些Fabps被分为四个分支，并在进化过程中保持相对保守。我们观察到fabp基因的表达模式存在差异。

CRediT作者贡献声明

Bowen Lv：撰写初稿、软件操作、实验设计。Yanpeng Liu：撰写初稿、软件操作、实验设计。Shuai Li：软件操作、概念构思。Debin Zhong：软件操作。Haolin Mo：软件操作。Lixin Wang：撰写、审稿与编辑。Jiajia Yu：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金申请、概念构思。

出版同意

不适用。

伦理批准和参与同意

本研究中的所有动物实验程序均获得了西北农林大学机构动物护理和使用委员会的批准。

未引用的参考文献

Xu等人，2017年

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号32202909）的支持。

数据可用性

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