三种人兽共患胃肠道原虫的全基因组测序及比较基因组研究

发布时间：2017-12-17 11:16

本文关键词：三种人兽共患胃肠道原虫的全基因组测序及比较基因组研究

【摘要】：食源及水源性病原微生物环孢子虫和隐孢子虫是导致人或动物腹泻的重要病原,给人体健康和社会经济发展造成危害。环孢子虫和隐孢子虫均属于顶复门寄生原虫,属内分别含有多个具有宿主或组织特异性的虫种。目前只报道了隐孢子虫三个虫种的全基因组序列,而环孢子虫基因组尚未报道,基因组信息的匮乏直接制约了人们对于这些病原微生物的了解及认识,包括其生理生化特性、入侵宿主细胞和宿主或组织特异性的分子机制等。为此,本研究重点对感染人的卡耶塔环孢子虫、宿主范围广泛的泛在隐孢子虫和感染宿主胃部的安氏隐孢子虫进行了全基因组测序,并利用比较基因组学的分析方法,从基因组结构特征、物质代谢途径和侵入宿主细胞的潜在分子机制等方面对这些虫种进行了相关预测和分析。得到如下主要结论：(1)通过对全基因组测序原始数据的组装、拼接,分别获得了较为完整的卡耶塔环孢子虫、泛在隐孢子虫和安氏隐孢子虫的全基因组草图。环孢子虫基因组和隐孢子虫基因组大小分别约为44 M和9 M。(2)比较基因组学分析表明,卡耶塔环孢子虫基因组结构特性和细胞中主要物质代谢途径均与柔嫩艾美耳球虫最为接近,但在线粒体相关氨基酸代谢途径和蛋白质翻译后糖基化修饰方面与后者有所不同。(3)感染肠道的泛在隐孢子虫和微小隐孢子虫基因组有着相似的结构特征、序列相似性以及良好的共线性关系,而二者与感染胃部的安氏隐孢子虫存在明显的遗传差异和较差的共线性关系。相比微小隐孢子虫和人隐孢子虫细胞中的主要物质代谢途径,安氏隐孢子虫拥有更多的有氧代谢途径和近似完整的电子传递系统,而泛在隐孢子虫则进一步丢失了电子传递系统及其相关的多聚类异戊二烯化合物和泛醌的合成途径。由此说明,顶复门原虫缩减进化规律同样发生于隐孢子虫属内的分化过程。(4)根据对入侵相关蛋白家族的比较,推测卡耶塔环孢子虫入侵宿主细胞的过程与刚地弓形虫大体相似,但拥有完全不同的表面抗原蛋白家族。并且,卡耶塔环孢子虫分泌型蛋白磷酸酶、蛋白激酶和其它信号转导通路相关蛋白家族的成员组成要明显少于弓形虫,说明卡耶塔环孢子虫对宿主细胞内信号转导以及核内生理生化反应的调控能力不及弓形虫,或者是采用了完全不同的调控体系。感染肠道和感染胃部的隐孢子虫在侵入宿主细胞相关粘蛋白型糖蛋白家族的成员组成上存在显著差异,表明该蛋白家族与隐孢子虫的组织特异性可能存在直接关系。纵观四种宿主范围不同的隐孢子虫虫种,分泌型胰岛素水解酶和MEDLE蛋白家族的成员组成上存在显著差异,推测它们可能与隐孢子虫宿主适应性有着直接关联。以上结果不仅有助于我们了解这些病原微生物的生理生化特性和物种进化规律,还为相应疾病的治疗和预防提供了理论基础。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S852.7;R382

【参考文献】

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