Исследование раскрывает генетический механизм различной термоустойчивости у креветок Penaeidae

Как важный мировой объект аквакультуры, креветки Penaeidae уязвимы к температуре, и разные виды демонстрируют различную термоустойчивость.

Исследовательская группа под руководством профессора Ли Фухуа из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) представила новое понимание генетического механизма этой различной термоустойчивости.

Исследование опубликовано в Science of The Total Environment.

Учёные обнаружили, что семейство генов, содержащих α-кристаллиновый домен (ACD-containing), демонстрирует значительную экспансию у видов креветок Penaeidae по сравнению с другими ракообразными. Эти гены в основном экспрессируются в мышцах креветок. В отличие от типичных малых белков теплового шока, ACD-содержащие белки у креветок Penaeidae содержат дополнительные ACD-домены, что приводит к большей молекулярной массе и более сложной 3D-структуре.

Их реакцию на высокую температуру проверили с помощью RNA-sequencing и количественной ПЦР в реальном времени (quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction). Гетерологичная экспрессия в Escherichia coli и анализ цитратсинтазы трёх репрезентативных ACD-содержащих генов подтвердили, что их шаперонная активность может повышать термоустойчивость.

«По сравнению с видами креветок Penaeidae с относительно низкой термоустойчивостью (Fenneropenaeus chinensis и Marsupenaeus japonicus), термоустойчивые виды (Litopenaeus vannamei и Fenneropenaeus indicus) содержали больше ACD-содержащих генов, что является результатом тандемных дупликаций в их геномах», — сказал соавтор исследования профессор Чжан Сяоцзюнь. «Кроме того, они демонстрировали смещённые уровни экспрессии при высоких температурах».

Эти экспандированные ACD-содержащие гены креветок Penaeidae служат новыми шаперонами. Более того, они претерпели независимую экспансию у термоустойчивых креветок Penaeidae и в конечном итоге способствовали их различным фенотипам термоустойчивости и адаптациям к экологической среде, как отметил первый автор исследования доктор Чжан Сяоси.

«Наша работа даёт важное представление о механизмах, с помощью которых креветки Penaeidae выживают в неблагоприятных условиях. Это может быть полезно для аквакультуры и генетической селекции креветок с высокой адаптивностью к окружающей среде», — добавил профессор Ли.