Frontier in Marine Science发表食鱼性线纹芋螺的转录组学研究成果

2023-01-31 596CNGBdb

2022年11月,华大海洋联合海南医学院,在国际学术刊物Frontiers in Marine Science上发表了食鱼性线纹芋螺的转录组学研究成果。该研究利用二代(NGS)和三代(TGS)测序技术相结合的方法,对线纹芋螺(Conus striatus) 的毒腺、毒管、唾液腺及齿腺中芋螺毒素多样性进行了深入分析和比较。

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此项研究的原始数据已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为:CNP0002891

研究内容

芋螺是一大类能产生和分泌毒素的掠食性海洋腹足纲软体动物,全球约有700余种。芋螺毒液主要由复杂的短肽混合物组成,称为芋螺毒素 (conopeptide或conotoxin),这些短肽靶向作用于各种离子通道或受体,是一个巨大的天然候选药物宝库。

随着高通量转录组测序技术的快速发展和测序成本的不断降低,NGS二代测序技术已被广泛应用于探索芋螺毒素多样性。但NGS技术可能会产生未剪接的片段和重叠,导致部分芋螺毒素序列出现缺失;并且,NGS技术读取长度短,可能会限制正确的序列组装和注释,从而制约着芋螺毒素序列的获得和预测。TGS三代测序技术则可克服这些不足,有助于对芋螺毒素的高通量筛选。本研究首次利用TGS和NGS技术相结合的方式,对南海线纹芋螺的多种组织(毒腺、毒管、唾液腺及齿腺)中的芋螺毒素序列多样性进行系统分析和比较研究(图1)。

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在线纹芋螺转录组数据中共鉴定到428条芋螺毒素前体肽,其中405条分属于11个已知超家族(A、B1、M、O1、O2、O3、R、S、T、W和Z)、2个富含半胱氨酸的家族(Conkunitzin和conikot -ikot)和3个激素家族(Conopressin/conophysin、Conoinsulin和Prohormone-4),另有8条毒素分配到新的超家族(NFS-1和NFS-2),还有15条芋螺毒素序列未分配到任何已知家族(图2A)。

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值得注意的是,TGS和NGS数据集中鉴定到的芋螺毒素多样性存在显著差异。TGS鉴定到366条芋螺毒素序列,而NGS仅鉴定了82种,两种方法共同鉴定到的仅有20条(图2B)。其中,S跟Z超家族序列仅在TGS数据集中发现。

氨基酸点突变对芋螺毒素序列和功能多样性起着至关重要的作用。先前众多的研究表明,每个完整的芋螺毒素都有一个高度可变的成熟区、一个相当保守的前体区和一个高度保守的信号区。而本研究进一步发现,TGS和NGS数据中都鉴定到信号肽序列里存在点突变现象,其中91%发生在TGS数据中,这表明TGS测序数据打破了芋螺毒素信号肽高保守性而成熟肽高突变的这一传统观点(图2C)。

总之,NGS和TGS技术相结合的方法,有利于深度挖掘芋螺毒素序列的多样性,并为深入的海洋药物开发提供重要的天然毒素肽参考库。

海南医学院研究生廖燕玲、华大海洋研究院彭超、华大股份朱亚兵为共同第一作者,海南医学院药学院副院长高炳淼教授和华大海洋研究院院长石琼教授为论文共同通讯作者。

参考文献:Liao Y, Peng C, Zhu Y, et al. High conopeptide diversity in Conus striatus: revealed by integration of two transcriptome sequencing platforms[J]. Frontiers in Marine Science, 2312. 信息来源:“华大海洋”公众号

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