龔世平教授團隊在龜類溫度適應(yīng)性分子機制研究中取得重要進展
全球變暖帶來的極端高溫事件正持續(xù)威脅著變溫動物的生存。龜類作為典型變溫脊椎動物，其生存與繁殖高度依賴環(huán)境溫度，但不同物種耐熱能力差異巨大，例如我國珍稀物種平胸龜（Platysternon megacephalum）在溫度超過30℃時極易死亡，而外來種紅耳龜（Trachemys scripta elegans）卻能耐受35℃以上高溫。這種巨大溫度適應(yīng)性差異背后的分子機制長期以來并不明確，限制了氣候變暖背景下對淡水龜類溫度適應(yīng)潛力的評估，相關(guān)保護對策缺乏科學(xué)依據(jù)。
為此，暨南大學(xué)龔世平教授團隊聯(lián)合廣東省科學(xué)院動物研究所科研人員，對32℃高溫脅迫下平胸龜和紅耳龜?shù)?個主要器官進行了系統(tǒng)性的比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究。該研究發(fā)現(xiàn)：平胸龜表現(xiàn)出強烈的“全器官應(yīng)激反應(yīng)”：能量與脂質(zhì)代謝基因廣泛下調(diào)，體現(xiàn)“代謝抑制”策略，但也導(dǎo)致細(xì)胞功能受限；多個器官中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路被激活，分子伴侶（HSP40、HSP70、BiP）和凋亡相關(guān)基因（如CHOP）高表達；尤其值得注意的是，細(xì)胞增殖調(diào)控基因JARID2在所有器官中均上調(diào)，可能進一步抑制修復(fù)能力，加劇熱損傷。相反，紅耳龜響應(yīng)非?！翱酥啤保翰町惢驍?shù)量少，器官間變化差異小。其耐熱策略體現(xiàn)為“開源節(jié)流”：大腦中核糖體基因上調(diào)，增強蛋白質(zhì)修復(fù)能力；腸道則下調(diào)細(xì)胞周期基因，將能量集中于應(yīng)激響應(yīng)；JARID2普遍下調(diào)，可能釋放細(xì)胞增殖潛能，促進組織修復(fù)（圖1）。
研究還通過蛋白互作分析識別出7個內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路中的“樞紐基因（Hsp40、p97、BiP、DSK2等）”，它們在平胸龜中普遍上調(diào)，很可能通過誘發(fā)凋亡而限制其耐熱性（圖2，3）。該研究首次發(fā)現(xiàn)“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工–細(xì)胞凋亡軸”在龜類熱適應(yīng)中的核心作用，為理解爬行動物對氣候變化的響應(yīng)機制提供了新視角。
該研究成果于2025年07月17日以“Comparative Analysis of Heat Exposure-Induced Molecular Changes in Two Turtle Species with Contrasting Thermal Adaptations”為題在線發(fā)表于國際期刊《Integrative Zoology》（中科院一區(qū)，TOP）。暨南大學(xué)洪建博士研究生、廣東省科學(xué)院動物研究所高養(yǎng)春副研究員為論文共同第一作者，暨南大學(xué)龔世平教授為通訊作者。研究得到國家重點研發(fā)計劃（2016YFC1201100）、國家自然科學(xué)基金（31471966、32270542）等項目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1111/1749-4877.13011
圖1.平胸龜和紅耳龜在高溫下各組織器官的差異表達基因
圖2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)加工通路在平胸龜腦（A）、心臟（B）、肺（C）和肌肉（D）中富集情況
圖3.Hub基因的鑒定及其差異表達分析