细菌毒力因子分子拟态和伯克氏菌抗自噬基因bopA的进化研究

来源 :安徽大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laoyang2009123456
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细菌作为古老的生物类群,与人类社会的发展存在着密切的关系。其中致病菌对人身体健康造成了巨大的威胁。致病菌在致病的过程中,通常会使用各种毒力因子和宿主相互作用并导致疾病。然而,很多毒力因子也存在于非致病菌中,所以有必要系统的将毒力因子分类研究。我们使用互为最佳匹配的序列比对算法寻找毒力因子在细菌中的直系同源蛋白。根据是否在非致病菌出现直系同源蛋白,将毒力因子分为致病菌特有的毒力因子和共有的毒力因子。结果我们发现大量的毒力因子是共有毒力因子。我们使用同源搜索的方法,预测了潜在的具有分子拟态功能的毒力因子,为我们接下来的工作做了准备。  细菌基因组进化过程中的推动力有水平转移、基因丢失、基因突变、基因重组等,通过研究这些进化事件来研究细菌毒力因子毒力机制的进化起源。在致病菌和宿主相互作用的动态进化中,致病菌开发出了很多机制使其在宿主细胞内生存。分子拟态就是常见毒力机制,即致病菌能够模拟宿主细胞组分来逃避免疫应答以及在宿主细胞内生存。很多致病菌都能产生拟态分子在结构和功能上去模拟宿主分子利用宿主细胞机制干扰免疫应答。然而,分子拟态的进化机制仍然未研究清楚。目前为止,普遍认为由真核向致病菌的基因水平转移和趋同进化是致病菌分子拟态的进化机制。  在本次工作中,我们从VFDB数据库中选取了功能标示明确注释为分子拟态的毒力因子neuB作为研究对象。细菌neuB基因的毒力产物是荚膜多糖,它是多种致病菌的毒力因子。为了阐明neuB基因的进化机制,我们通过同源搜索获取neuB的物种分布情况,neuB基因广泛的分布于细菌和真核之中,其中包括宿主不相关的非致病菌和极端环境微生物。在真核的neuB和细菌的neuB之间检测到了显著的序列相似性。我们构建了neuB的系统发生树,其中细菌neuB分支形成单起源簇与真核群簇分开。细菌中的neuB在核算组分上和所在菌株基因组基本一致。最终,我们的结果支持了拟态基因neuB是通过垂直进化传递的,垂直进化也是细菌分子拟态机制的一个新的进化起源。  自噬是真核细胞的一个重要的防御机制,针对胞内菌并限制它们的生存与生长。另一方面,多种胞内致病菌都发展出了抗自噬的机制促进自身的增殖或是更好的生存。目前为止,没有关于细菌抗自噬基因进化起源的文献研究。在本次研究中,我们将要阐明趋同进化在细菌进化出逃避自噬的能力的过程中扮演的角色。BopA是类鼻疽伯克氏菌三型分泌系统分泌的效应蛋白,它在伯克氏菌逃避自噬的过程中扮演重要的作用。对BopA全长序列以及结构域进行同源搜索,并没有在真核中找到BopA的同源物。然而,真核中自噬相关的motif却在BopA中找到。并且,BopA基因和其所在的基因组在GC含量和CAI值上并没有显著的差异。这些结果支持了BopA抗自噬的功能是通过趋同进化而获得的。
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