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蜱类唾液腺中存在着多种基因家族,它们在蜱吸血过程中发挥着关键作用。对这些多基因家族的进化研究不仅能够增进我们对蜱类的进化和蜱类适应吸血的分子机制的理解,从而为控制蜱类提供合理思路,而且还能够为我们提供关于蛋白质结构与功能进化的新案例。Kunitz/BPTI蛋白大量存在于蜱类唾液腺中,通过抑制凝血级联反应中的Ⅶa、Xa等丝氨酸蛋白酶进而抑制血液凝结和血小板凝结,从而在蜱类吸血过程中发挥重要作用。本研究中我们系统分析了肩胛硬蜱(Ixodes Scapularis)Kunitz/BPTI家族的进化、扩张、基因表达,我们发现根据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]将其划分为三组(groupⅠ、groupⅡ、group III)。GroupⅠ广泛分布于蜱类各个物种中,是Kunitz/BPTI家族的祖先状态,仍具有经典的抑制丝氨酸蛋白酶的功能。然而groupⅡ和groupⅢ只存在于硬蜱属(genus Ixodes)中,它们虽然从groupⅠ进化而来,却丧失了抑制丝氨酸蛋白酶的motif,随后的功能位点分析和结构比对发现groupⅡ进化出离子通道调节的功能的motif。系统发育分析表明groupⅡ和groupⅢ在硬蜱属(genus Ixodes)发生特异性扩张。选择压力分析发现正选择作用驱动group II和groupⅢ的特异性扩张和功能的改变。最后我们归纳了Kunitz/BPTI家族在蜱类中的进化历程,最古老的蜱类具有的Kunitz/BPTI蛋白应该与groupⅠ直系同源。大概在120百万年前与92百万年前软蜱科与硬蜱科分离,硬蜱科中之后发生了一次全基因组复制,之后硬蜱科分化为前沟型Prostriata和后沟型Metastriata。在Prostriata中,在groupⅠ的基础上发生了基因水平上的改变,产生groupⅡ和groupⅢ两种类型的插入和缺失(indels),从而分化为现在硬蜱属中三种类型的Kunitz/BPTI蛋白。同时在Metastriata中的groupⅠ也发生了其他类型的遗传改变。表达分析发现在硬蜱属中扩张的groupⅡ和groupⅢ中六个基因(Isc.218、Isc.190、Isc.255、Isc.196、Isc.180、Isc.179)在吸血的中后期表达显著上调(6-12小时之后),这些基因通过调节离子通道进而调节宿主的免疫和吸血点的血流量,致使硬蜱在吸血的末期吸血效率提高,更有利于硬蜱的长时程吸血。鉴于这些基因的功能重要性和种系特异性,不会导致宿主产生自身免疫,我们建议这六个基因作为疫苗设计的靶抗原。