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一氧化氮（NO）是动物中一种进化起源古老的气体信号分子，然而，涵盖NO合成、底物调控、感知及信号终止等环节的多个组分，其进化历史尚未在覆盖后生动物的统一系统发育框架中得到整合研究。本研究基于89个真核生物蛋白质组，追溯了10个NO通路核心组分的系统发育历史及基因树与物种树的演化历程。这些蛋白质组涵盖变形虫类、挖掘类、真菌、古质体类和后鞭毛生物，包括海绵动物、扁盘动物、刺胞动物、栉水母动物和两侧对称动物；研究重点为其中构成动物比较分析基础的69个后鞭毛生物物种。结果揭示了显著的模块化进化架构。一氧化氮合酶（NOS）在两侧对称动物各谱系中广泛保守，基因树与物种树协调分析表明，NOS的多样化主要由物种形成而非谱系特异性复制驱动，支持了NOS在所采样两侧对称动物谱系中的相对保守性。相比之下，参与精氨酸再循环的酶ASS1和ASL表现出祖先复制事件，并推断在特定谱系中发生了次生丢失；而精氨酸酶同工酶（ARG1/ARG2）和降解cGMP的酶PDE5A则在后生动物各类群中经历了广泛且独立的复制。在多个后生动物谱系中均鉴定到GUCY1A1样和GUCY1B1样序列，但这两个亚基呈现出部分分化的进化轨迹。总体而言，这些模式支持这样一种模型：相对保守的NO生成组分与相关通路基因家族更为动态的多样化并存，从而为探究NO–cGMP信号在神经系统中可能如何被差异化利用提供了进化框架。
后生动物一氧化氮信号传导组分的进化多样化：比较系统基因组学分析 | bioRxiv
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后生动物一氧化氮信号传导组分的进化多样化：比较系统基因组学分析
ANKIT
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Mahesh
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一氧化氮（NO）是动物中一种进化上古老的气体信号分子，然而，涵盖 NO 合成、底物调控、感知及信号终止等环节的多个组分的进化历史，尚未在覆盖后生动物的统一整合系统发育框架下得到考察。本研究基于涵盖变形虫类、掘足类、真菌、古色素体生物和后鞭毛生物的 89 个真核生物蛋白质组，追溯了 NO 通路十个核心组分的系统发育历史及基因树与物种树之间的演化关系；其中包括多孔动物、扁盘动物、刺胞动物、栉水母动物和两侧对称动物，并重点关注作为动物比较分析基础的 69 个后鞭毛生物物种。结果揭示了一种显著的模块化进化架构。一氧化氮合酶（NOS）在两侧对称动物各谱系中广泛保守，基因树与物种树协调分析表明，NOS 的多样化主要由物种形成驱动，而非
谱系特异性复制——支持了NOS在所采样的两侧对称动物谱系中相对保守的观点。相比之下，精氨酸再循环酶ASS1和ASL表现出祖先基因复制，并推断在特定谱系中发生了次生丢失；而精氨酸酶同工型（ARG1/ARG2）和降解cGMP的酶PDE5A则在后生动物各类群中发生了广泛且独立的基因复制。在多个后生动物谱系中均鉴定到了GUCY1A1样和GUCY1B1样序列，但这两个亚基表现出部分不同的进化轨迹。总体而言，这些模式支持这样一种模型：相对保守的NO生成组分与相关通路基因家族更为动态的多样化并存，从而为研究NO-cGMP信号传导如何在不同神经系统中得到差异化运用提供了进化框架。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
脚注
https://doi.org/10.6084/m9.figshare.32386266
版权
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发布于2026年9月17日。
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2026.09.15.751659；
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关键词：一氧化氮信号通路 · 比较系统基因组学 · 后生动物进化 · 基因家族多样化 · 基因复制与丢失 · 基因树与物种树协调分析
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.15.751659v1?rss=1