本文關鍵詞：三種人獸共患胃腸道原蟲的全基因組測序及比較基因組研究

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【摘要】：食源及水源性病原微生物環(huán)孢子蟲和隱孢子蟲是導致人或動物腹瀉的重要病原,給人體健康和社會經(jīng)濟發(fā)展造成危害。環(huán)孢子蟲和隱孢子蟲均屬于頂復門寄生原蟲,屬內分別含有多個具有宿主或組織特異性的蟲種。目前只報道了隱孢子蟲三個蟲種的全基因組序列,而環(huán)孢子蟲基因組尚未報道,基因組信息的匱乏直接制約了人們對于這些病原微生物的了解及認識,包括其生理生化特性、入侵宿主細胞和宿主或組織特異性的分子機制等。為此,本研究重點對感染人的卡耶塔環(huán)孢子蟲、宿主范圍廣泛的泛在隱孢子蟲和感染宿主胃部的安氏隱孢子蟲進行了全基因組測序,并利用比較基因組學的分析方法,從基因組結構特征、物質代謝途徑和侵入宿主細胞的潛在分子機制等方面對這些蟲種進行了相關預測和分析。得到如下主要結論：(1)通過對全基因組測序原始數(shù)據(jù)的組裝、拼接,分別獲得了較為完整的卡耶塔環(huán)孢子蟲、泛在隱孢子蟲和安氏隱孢子蟲的全基因組草圖。環(huán)孢子蟲基因組和隱孢子蟲基因組大小分別約為44 M和9 M。(2)比較基因組學分析表明,卡耶塔環(huán)孢子蟲基因組結構特性和細胞中主要物質代謝途徑均與柔嫩艾美耳球蟲最為接近,但在線粒體相關氨基酸代謝途徑和蛋白質翻譯后糖基化修飾方面與后者有所不同。(3)感染腸道的泛在隱孢子蟲和微小隱孢子蟲基因組有著相似的結構特征、序列相似性以及良好的共線性關系,而二者與感染胃部的安氏隱孢子蟲存在明顯的遺傳差異和較差的共線性關系。相比微小隱孢子蟲和人隱孢子蟲細胞中的主要物質代謝途徑,安氏隱孢子蟲擁有更多的有氧代謝途徑和近似完整的電子傳遞系統(tǒng),而泛在隱孢子蟲則進一步丟失了電子傳遞系統(tǒng)及其相關的多聚類異戊二烯化合物和泛醌的合成途徑。由此說明,頂復門原蟲縮減進化規(guī)律同樣發(fā)生于隱孢子蟲屬內的分化過程。(4)根據(jù)對入侵相關蛋白家族的比較,推測卡耶塔環(huán)孢子蟲入侵宿主細胞的過程與剛地弓形蟲大體相似,但擁有完全不同的表面抗原蛋白家族。并且,卡耶塔環(huán)孢子蟲分泌型蛋白磷酸酶、蛋白激酶和其它信號轉導通路相關蛋白家族的成員組成要明顯少于弓形蟲,說明卡耶塔環(huán)孢子蟲對宿主細胞內信號轉導以及核內生理生化反應的調控能力不及弓形蟲,或者是采用了完全不同的調控體系。感染腸道和感染胃部的隱孢子蟲在侵入宿主細胞相關粘蛋白型糖蛋白家族的成員組成上存在顯著差異,表明該蛋白家族與隱孢子蟲的組織特異性可能存在直接關系。縱觀四種宿主范圍不同的隱孢子蟲蟲種,分泌型胰島素水解酶和MEDLE蛋白家族的成員組成上存在顯著差異,推測它們可能與隱孢子蟲宿主適應性有著直接關聯(lián)。以上結果不僅有助于我們了解這些病原微生物的生理生化特性和物種進化規(guī)律,還為相應疾病的治療和預防提供了理論基礎。
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S852.7;R382

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本文編號：1299909