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

1、細菌作為古老的生物類群，與人類社會的發(fā)展存在著密切的關系。其中致病菌對人身體健康造成了巨大的威脅。致病菌在致病的過程中，通常會使用各種毒力因子和宿主相互作用并導致疾病。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算法尋找毒力因子在細菌中的直系同源蛋白。根據是否在非致病菌出現直系同源蛋白，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。結果我們發(fā)現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，預測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備。
　　細菌基因組進化過程中的推動力有水平轉移、基因丟失、基因突變、基因重組等，通過研究這些進化事件來研究細菌毒力因子毒力機制的進化起源。在致病菌和宿主相互作用的動態(tài)進化中，致病菌開發(fā)出了很多機制使其在宿主細胞內生存。分子擬態(tài)就是常見毒力機制，即致病菌能夠模擬宿主細胞組分來逃避免疫應答以及在宿主細胞內生存。很多致病菌都能產生擬態(tài)分子在結構和

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

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

5、它們的生存與生長。另一方面，多種胞內致病菌都發(fā)展出了抗自噬的機制促進自身的增殖或是更好的生存。目前為止，沒有關于細菌抗自噬基因進化起源的文獻研究。在本次研究中，我們將要闡明趨同進化在細菌進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分泌的效應蛋白，它在伯克氏菌逃避自噬的過程中扮演重要的作用。對BopA全長序列以及結構域進行同源搜索，并沒有在真核中找到BopA的同源物。然而，真核中自噬相關的motif卻在Bo