条纹斑竹鲨染色体级基因组组装：洞察演化与免疫机制

以鲨鱼为代表的软骨鱼类代表了脊椎动物演化的早期分支，为研究染色体进化、免疫系统和骨骼发育提供了宝贵见解。在发表于《iScience》的最新研究中，我们发布了条纹斑竹鲨（Chiloscyllium plagiosum）的染色体级基因组组装序列，为理解软骨鱼类的基因组动态提供了新的资源。

主要发现

• 高质量基因组组装： 利用 Hi-C 染色质构象捕获技术，我们成功组装了 3.85 Gb 的基因组并将其锚定到 51 条染色体上，提供了目前软骨鱼类中最完整的参考基因组之一。

• 重构鲨鱼祖先染色体： 通过将斑竹鲨基因组数据与其他软骨鱼类进行比较，我们重构了 16 条祖先染色体并绘制了它们的演化轨迹。分析揭示了一个动态的染色体重排过程，包括 17 次断裂（Fission）和 9 次融合（Fusion）事件，共同塑造了斑竹鲨的基因组。

• 快速演化的染色体与免疫基因： 研究鉴定了 13 条快速演化的染色体，这些染色体富集了免疫相关基因，包括主要组织相容性复合体（MHC）基因以及扩张的 TRIM 基因家族，后者与抗病毒防御机制密切相关。

• 骨形成相关基因的丢失： 染色体重排导致了三个参与骨形成的关键基因（p2rx3, p2rx5 和 p2rx7）的丢失，这进一步解释了软骨鱼类骨骼的软骨化（Chondrification）现象，这是鲨鱼的一个显著特征。

• 鲨鱼抗体的生物技术应用潜力： 斑竹鲨拥有单域抗体（IgNAR），我们成功在噬菌体展示系统中表达了这些抗体。这些抗体对人类疾病标记物表现出高亲和力，凸显了它们在生物医学应用中的潜力。

研究感悟

自成立青岛分院以来，海洋基因组学已成为 XinLab 的核心研究方向。依托我们的测序技术，我们对多种海洋生物进行了基因组测序，而斑竹鲨基因组项目是该领域最成功的案例之一。与其他一些基因组极其复杂的鲨鱼物种相比，斑竹鲨基因组的组装难度相对较低，使我们能够获得用于演化和功能研究的高质量基因组序列。

我们的分析不仅有助于理解软骨鱼类的染色体演化和免疫基因扩张，还为其骨骼适应性提供了见解。鲨鱼来源单域抗体的鉴定为生物技术和制药应用提供了令人兴奋的可能性，进一步搭建了演化基因组学与生物医学研究之间的桥梁。展望未来，我们的团队正在扩大海洋基因组学项目，继续探索更多软骨鱼类物种的基因组奥秘。

研究全文可通过 iScience 在线访问。