神经肽Y受体Y8b在不同硬骨鱼类中的结构多样性与进化动态

《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Structural diversity and evolutionary dynamics of the neuropeptide Y receptor Y8b across various teleosts

本研究对15种鲈形目鱼类Y8b受体进行系统分析，发现核心区域高度保守，N/C端存在显著物种特异性变异，三级结构严格维持（RMSD<2.0?），系统发育分析揭示尼罗 tilapia具有独特进化路径，该受体在摄食调节及代谢-免疫交叉调控中起关键作用。

　　

余晓铮|陈航涛|刘子燕

浙江省污染暴露与健康干预重点实验室，浙江树人大学生物与环境工程学院，杭州，310015，中国

摘要

神经肽Y受体Y8b在调节硬骨鱼的生理过程中起着关键作用，但其结构演化仍缺乏研究。本研究对15种代表性硬骨鱼中的Y8b受体进行了全面的生物信息学分析。多序列比对显示核心区域具有高度保守性，这突显了Y8b的功能重要性；而N端和C端的显著差异表明存在物种特异性适应。二级结构预测显示α螺旋和β折叠组成的变化，可能影响其构象动态。此外，3D建模和RMSD分析表明，即使在亲缘关系较远的物种中，三级结构也得到了严格维持（RMSD <2.0 ?）。系统发育分析在很大程度上反映了分类学分类，但发现Oreochromis niloticus存在独特的演化轨迹。总体而言，这些发现揭示了Y8b具有保守的核心结构和可变的两端结构，为理解其在水生脊椎动物中的功能多样化和配体结合机制提供了结构框架。

引言

神经肽Y（NPY）是神经肽家族中的关键成员，通过G蛋白偶联受体（GPCRs）调节多种生理过程。NPY受体系统表现出显著的演化差异：哺乳动物拥有Y1、Y2、Y4、Y5和Y6亚型，而硬骨鱼则保留了更广泛的亚型，包括Y1、Y2、Y2–2、Y4、Y7和鱼类特有的Y8b受体（Sundstr?m等人，2013；Hou和Wen，2022；Yu等人，2025）。从结构上看，Y8b具有GPCR超家族的保守结构，其特征是七个跨膜域，这些域有助于将细胞外信号转化为细胞内反应。其独特的氨基酸组成对于维持受体稳定性和特异性至关重要，使其能够作为硬骨鱼生理信号传导中的关键介质。

功能上，Y8b主要被视作进食行为和能量平衡的中心调节因子。在基础条件下，其表达受能量状态动态调控——饥饿时表达上调以刺激食欲，饱腹时表达下调以抑制进食（Yu等人，2022）。这一作用在日本青鳉（Oryzias latipes）中得到了直接的遗传学证据支持。CRISPR/Cas9介导的NPY受体Y8b（npy8br）敲除导致厌食、食欲相关基因（如npy和agouti-related peptide）表达抑制以及消化生理功能受损。这些缺陷最终抑制了生长，表明Y8b在调节鱼类消化和营养利用中起着关键作用（Jia等人，2024）。然而，这种调节可能是情境依赖的。例如，膳食植酸改变了草鱼（Ctenopharyngodon idella）的进食行为，但并未显著影响y8b的表达（Liu等人，2014）。除了其在营养方面的传统作用外，新兴证据表明Y8b还充当代谢与免疫之间的纽带（Yu等人，2023；Liu等人，2026）。在尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）中，外源性NPY刺激上调了y8b表达，这与Streptococcus agalactiae挑战期间的增强先天免疫防御和减少炎症有关（Yu等人，2023）。这表明Y8b整合了代谢信号与免疫稳态，在鱼类生理中发挥着双重作用。

然而，尽管Y8b的生理重要性已被确立，但其分子结构和在硬骨鱼中的演化差异仍需进一步研究。为填补这一空白，本研究对15种具有进化和经济意义的代表性物种中的Y8b受体进行了系统的生物信息学分析。通过整合系统发育重建、序列比对和结构建模，我们旨在阐明该受体的结构多样性和演化轨迹。这些发现具有双重意义：理论上，它们重建了脊椎动物中NPY系统的适应历史；实际上，它们为确定分子靶标以优化水产养殖中的生长性能和免疫反应提供了结构基础。

研究主题和数据获取

本研究选择了15种具有进化意义、生态多样性和经济价值的代表性硬骨鱼，对其神经肽Y8b受体进行了生物信息学分析。所选物种包括：斑马鱼（Danio rerio）、尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）、草鱼（C. idella）、 Mandarin鱼（Siniperca chuatsi）、黄头鲶鱼（Tachysurus fulvidraco）、沟鲶（Ictalurus punctatus）、美洲鳗（Anguilla rostrata）等。

硬骨鱼物种中Y8b的序列分析和保守性

对15种硬骨鱼的Y8b mRNA进行多序列比对后发现，尽管存在差异，但整体相似性很高（图1）。所有物种中都鉴定出高度保守的区域（用星号(*)标记），同时在15种硬骨鱼中观察到了一些序列变异。

在蛋白质水平上，核心区域的氨基酸序列具有显著保守性，而N端和C端域的差异更为明显。

讨论

本研究对15种硬骨鱼中的Y8b受体进行了广泛分析，包括序列比对、二级结构预测、3D建模、基于RMSD的结构比较和系统发育分析。研究结果揭示了Y8b在硬骨鱼中的结构和演化多样性，为其功能多样性和潜在的生态适应提供了见解。

Y8b mRNA的多序列比对显示高度

结论

本研究分析了15种硬骨鱼中的Y8b受体，发现其在核心区域具有显著的序列和结构保守性，这表明其具有重要的生理作用。然而，N端和C端区域以及二级结构的差异表明存在物种特异性适应。系统发育分析显示，同一分类群内的物种具有相似的Y8b结构，而O. niloticus表现出更大的差异，可能是由于其独特的

CRediT作者贡献声明

余晓铮：研究、概念化。陈航涛：可视化、方法学、研究、正式分析。刘子燕：写作——审稿与编辑、写作——初稿、研究、数据管理、概念化。

伦理声明

不适用。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究未获得任何资助。作者衷心感谢中国杭州310015的浙江树人大学和中国广州510275的中山大学。