細(xì)菌毒力因子分子擬態(tài)和伯克氏菌抗自噬基因bopA的進(jìn)化研究.pdf

1、細(xì)菌作為古老的生物類群，與人類社會(huì)的發(fā)展存在著密切的關(guān)系。其中致病菌對(duì)人身體健康造成了巨大的威脅。致病菌在致病的過程中，通常會(huì)使用各種毒力因子和宿主相互作用并導(dǎo)致疾病。然而，很多毒力因子也存在于非致病菌中，所以有必要系統(tǒng)的將毒力因子分類研究。我們使用互為最佳匹配的序列比對(duì)算法尋找毒力因子在細(xì)菌中的直系同源蛋白。根據(jù)是否在非致病菌出現(xiàn)直系同源蛋白，將毒力因子分為致病菌特有的毒力因子和共有的毒力因子。結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)大量的毒力因子是共有毒力因子

2、。我們使用同源搜索的方法，預(yù)測(cè)了潛在的具有分子擬態(tài)功能的毒力因子，為我們接下來的工作做了準(zhǔn)備。
　　細(xì)菌基因組進(jìn)化過程中的推動(dòng)力有水平轉(zhuǎn)移、基因丟失、基因突變、基因重組等，通過研究這些進(jìn)化事件來研究細(xì)菌毒力因子毒力機(jī)制的進(jìn)化起源。在致病菌和宿主相互作用的動(dòng)態(tài)進(jìn)化中，致病菌開發(fā)出了很多機(jī)制使其在宿主細(xì)胞內(nèi)生存。分子擬態(tài)就是常見毒力機(jī)制，即致病菌能夠模擬宿主細(xì)胞組分來逃避免疫應(yīng)答以及在宿主細(xì)胞內(nèi)生存。很多致病菌都能產(chǎn)生擬態(tài)分子在結(jié)構(gòu)和

3、功能上去模擬宿主分子利用宿主細(xì)胞機(jī)制干擾免疫應(yīng)答。然而，分子擬態(tài)的進(jìn)化機(jī)制仍然未研究清楚。目前為止，普遍認(rèn)為由真核向致病菌的基因水平轉(zhuǎn)移和趨同進(jìn)化是致病菌分子擬態(tài)的進(jìn)化機(jī)制。
　　在本次工作中，我們從VFDB數(shù)據(jù)庫中選取了功能標(biāo)示明確注釋為分子擬態(tài)的毒力因子neuB作為研究對(duì)象。細(xì)菌neuB基因的毒力產(chǎn)物是莢膜多糖，它是多種致病菌的毒力因子。為了闡明neuB基因的進(jìn)化機(jī)制，我們通過同源搜索獲取neuB的物種分布情況，neuB基因廣

4、泛的分布于細(xì)菌和真核之中，其中包括宿主不相關(guān)的非致病菌和極端環(huán)境微生物。在真核的neuB和細(xì)菌的neuB之間檢測(cè)到了顯著的序列相似性。我們構(gòu)建了neuB的系統(tǒng)發(fā)生樹，其中細(xì)菌neuB分支形成單起源簇與真核群簇分開。細(xì)菌中的neuB在核算組分上和所在菌株基因組基本一致。最終，我們的結(jié)果支持了擬態(tài)基因neuB是通過垂直進(jìn)化傳遞的，垂直進(jìn)化也是細(xì)菌分子擬態(tài)機(jī)制的一個(gè)新的進(jìn)化起源。
　　自噬是真核細(xì)胞的一個(gè)重要的防御機(jī)制，針對(duì)胞內(nèi)菌并限制

5、它們的生存與生長。另一方面，多種胞內(nèi)致病菌都發(fā)展出了抗自噬的機(jī)制促進(jìn)自身的增殖或是更好的生存。目前為止，沒有關(guān)于細(xì)菌抗自噬基因進(jìn)化起源的文獻(xiàn)研究。在本次研究中，我們將要闡明趨同進(jìn)化在細(xì)菌進(jìn)化出逃避自噬的能力的過程中扮演的角色。BopA是類鼻疽伯克氏菌三型分泌系統(tǒng)分泌的效應(yīng)蛋白，它在伯克氏菌逃避自噬的過程中扮演重要的作用。對(duì)BopA全長序列以及結(jié)構(gòu)域進(jìn)行同源搜索，并沒有在真核中找到BopA的同源物。然而，真核中自噬相關(guān)的motif卻在Bo