近日,医学院陆一鸣研究员团队在生物学领域权威期刊《Molecular Biology and Evolution》(中科院一区TOP期刊,IF = 10.7)上发表题为“Comparative venom multiomics reveal the molecular mechanisms driving adaptation to diverse predator-prey ecosystems in closely related sea snakes”的研究论文,这也是该团队近2年来在此期刊上发表的第2篇研究论文。
医学院2021级生物学硕士研究生郑浩为第一作者, 同济大学第十人民医院王俊杰副教授、樊海荣副教授为共同第一作者。陆一鸣研究员为通讯作者,同济大学附属第十人民医院王胜教授、海军军医大学李安博士后为共同通讯作者。该研究获得“重大新药创制”国家重大科技专项、国家自然科学基金、上海市科技创新行动计划、中国博士后科学基金等项目的资助。
进化贯穿着所有物种的生命活动,从生命的起源到表型的多样化,再到应对疾病带来的挑战。捕食者与其猎物之间的军备竞赛促进了双方的共同进化和性状的多样性。对于毒蛇来说,毒液是连接捕食者与猎物之间相互作用的关键桥梁,但毒蛇如何在不同的猎物选择下进化出不同毒液特征的分子机制,目前仍不清楚。青环海蛇与平颏海蛇作为我国的优势药用海洋生物,由同一祖先进化而来,在许多方面相似,但在物种生态适应的核心内容——捕食上,却表现出巨大的差异;是研究近缘物种在不同的猎物选择下,表型多样化如何形成的理想模型。
该团队利用多组学技术,对两种海蛇进行生物信息学分析:对3FTx的序列、结构和功能进行探索,发现青环海蛇3FTx-SNTX的46th位点的突变导致其对鳗鲡目下的猎物捕食效率更高;对基因组、转录组,smallRNA、lncRNA、蛋白组进行联合分析,从基因拷贝数变异(CNV)和转录后表达调控两层面挖掘出两种海蛇毒液组成差异的原因;在单个毒素的毒性以及毒液的整体组成两方面揭示了不同捕食生态对毒液进行选择的作用机制。
同行评审专家评论
青环海蛇与平颏海蛇不同的捕食生态系统发育情况
两种海蛇三指毒素的序列、结构、功能
两种海蛇毒素基因表达水平变化和调控作用
这些结果为研究捕食者——猎物生态系统中的共同选择和共同进化理论找到了有价值的证据。该文章不仅为利用动物毒素研发新药提供了新的理论指导和物质基础,也为海洋生物多样性提供了新的见解。
近年来,陆一鸣研究员团队在海洋生物功能分子的发现及创新药物的研究开发取得了诸多成果,已建立海洋生物活性分子精准挖掘(分子展示技术、多组学联合AI技术)、靶点发现与确证、候选药物评价等海洋创新药物研发平台。近3年相关成果发表在Molecular Biology and Evolution,Journal of Medicinal Chemistry,European Journal of Medicinal Chemistry等国际顶级期刊上。
原文链接:https://doi.org/10.1093/molbev/msad125