黑岩鱼（Sebastes schlegelii）骨骼肌热休克蛋白基因家族全基因组鉴定及其对慢性热应激的响应机制研究

本研究首次系统鉴定了黑岩鱼（Sebastes schlegelii）103个热休克蛋白（HSP）基因家族成员，通过进化树（phylogenetic analysis）、保守基序（motif）和染色体定位分析揭示Hsp70/Hsp90亚家族的高度保守性。研究发现70.87%的HSP基因在脑和卵巢高表达，16个伴侣基因在27°C慢性热应激下显著上调，为鱼类耐热育种提供了潜在分子靶点。

　　

Highlight

作为分子伴侣，热休克蛋白（HSPs）在应激条件下快速上调，保护细胞免受热、机械损伤和化学试剂的伤害。尽管HSPs具有关键的生理作用，但对具有重要商业价值的沿海底栖鱼类黑岩鱼（Sebastes schlegelii）的HSP基因家族仍缺乏全基因组水平的系统研究。

Identification of HSP genes in S. schlegelii

在黑岩鱼基因组中共鉴定出103个HSP基因家族成员，包括12个Hsp20、56个Hsp40、12个Hsp60、16个Hsp70、5个Hsp90和2个Hsp100。与15种代表性鱼类比较发现，黑岩鱼的HSP基因数量处于中等水平，斑马鱼（Danio rerio）数量最多（129个），而象鲨（Callorhinchus milii）最少（68个）。

Quantity and types of HSP genes in S. schlegelii

随着全基因组测序（WGS）技术的发展，已在多种鱼类中完成HSP基因家族鉴定，如金鲳（Trachinotus ovatus）、淡水石斑鱼（Acrossocheilus fasciatus）等。本研究发现黑岩鱼HSP基因的编码序列长度差异显著，从321 bp（Hspb8）到4,647 bp（Dnajc25）不等。

Conclusions

本研究首次系统鉴定了黑岩鱼HSP基因家族，通过种间和种内进化分析、保守基序评估和结构域表征，明确了103个HSP基因的功能分类。染色体定位和基因复制分析揭示了6次全基因组/片段复制事件和3对串联复制基因。Ka/Ks比值（<1）表明这些序列受到纯化选择作用。蛋白质互作（PPI）网络预测显示，Hsp70亚家族可能接收其他亚家族的调控输入，而Hsp40成员主要作为共伴侣发挥作用。值得注意的是，Hsp基因在10种成体组织中广泛表达，其中70.87%的成员在脑和卵巢组织中表达最高，提示其在基础细胞过程中的协同功能。经过一个月的慢性热应激（27°C）处理，黑岩鱼显著上调了16个伴侣基因，表明其在转录组水平实现了热适应。