蜱類唾液腺吸血相關(guān)基因家族的適應(yīng)性進化.pdf

1、蜱類唾液腺中存在著多種基因家族，它們在蜱吸血過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。對這些多基因家族的進化研究不僅能夠增進對蜱類的進化和蜱類適應(yīng)吸血的分子機制的理解，從而為控制蜱類提供合理思路，而且還能夠提供關(guān)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能進化的新案例。
　　 Kunitz/BPTI蛋白大量存在于蜱類唾液腺中，通過抑制凝血級聯(lián)反應(yīng)中的VIIa、Xa等絲氨酸蛋白酶進而抑制血液凝結(jié)和血小板凝結(jié)，從而在蜱類吸血過程中發(fā)揮重要作用。本研究中系統(tǒng)分析了肩胛硬蜱（Ixo

2、des Scapularis）Kunitz/BPTI家族的進化、擴張、基因表達，發(fā)現(xiàn)根據(jù)不同的半胱氨酸模式[CX(8)CX(15)CX(7)CX(12)CX(3)C、CX(8)CX(18)CX(5)CX(12)CX(3)C、CX(5,6)CX(15)CX(8)CX(11)CX(3)C]將其劃分為三組（group I、group II、group III）。Group I廣泛分布于蜱類各個物種中，是Kunitz/BPTI家族的祖先狀態(tài)，仍

3、具有經(jīng)典的抑制絲氨酸蛋白酶的功能。然而group II和group III只存在于硬蜱屬（genus Ixodes）中，它們雖然從group I進化而來，卻喪失了抑制絲氨酸蛋白酶的motif，隨后的功能位點分析和結(jié)構(gòu)比對發(fā)現(xiàn)group II進化出離子通道調(diào)節(jié)的功能的motif。系統(tǒng)發(fā)育分析表明group II和group III在硬蜱屬（genus Ixodes）發(fā)生特異性擴張。選擇壓力分析發(fā)現(xiàn)正選擇作用驅(qū)動group II和group

4、 III的特異性擴張和功能的改變。
　　 最后歸納了Kunitz/BPTI家族在蜱類中的進化歷程，最古老的蜱類具有的Kunitz/BPTI蛋白應(yīng)該與group I直系同源。大概在 120百萬年前與92百萬年前軟蜱科與硬蜱科分離，硬蜱科中之后發(fā)生了一次全基因組復(fù)制，之后硬蜱科分化為前溝型Prostriata和后溝型Metastriata。在Prostriata中，在group I的基礎(chǔ)上發(fā)生了基因水平上的改變，產(chǎn)生group II

5、和group III兩種類型的插入和缺失（indels），從而分化為現(xiàn)在硬蜱屬中三種類型的Kunitz/BPTI蛋白。同時在Metastriata中的group I也發(fā)生了其他類型的遺傳改變。表達分析發(fā)現(xiàn)在硬蜱屬中擴張的group II和group III中六個基因（Isc.218、Isc.190、Isc.255、Isc.196、Isc.180、Isc.179）在吸血的中后期表達顯著上調(diào)（6-12小時之后），這些基因通過調(diào)節(jié)離子通道進而