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旋毛虫（Trichinella spiralis）是线虫纲，毛形科，毛形属的一种线虫。由于在其发育繁殖过程中经历一个细胞内寄生阶段，旋毛虫被认为是最大的细胞内寄生虫之一。旋毛虫病是由旋毛虫引起的一种人兽共患食源性寄生虫病，人或动物通过生食或半生食感染旋毛虫的肉类食物而染病。旋毛虫可在宿主体内长期寄生，被感染者常终生带虫。据世界旋毛虫委员会统计，全世界大约有1000多万人感染旋毛虫病。人感染旋毛虫后，可以导致各种临床症状，可以呈温和的流感症状，也可诱发严重性炎症，甚至造成死亡。鉴于旋毛虫病的危害，目前世界各国均把屠宰动物的旋毛虫病检验作为强制性必检项目，以此来切断其由动物向人的传播。转录组是指在某一生理条件下某物种产生的所有转录本的集合，主要包括信使RNA（mRNA）、非编码RNA、转运RNA（tRNA）及核糖体RNA（rRNA）等。与基因组的静态和相对稳定性不同，转录组可以随物种自身发育或外部环境条件变化而有所改变。同一物种在不同发育阶段或不同环境中其基因表达情况可能存在很大差异。因此，转录组具有很强的时间和空间特性。基因转录水平的变化是生物基因组与外部物理特征的动态联系，可反映生物个体在某一发育或生理阶段所有基因的表达水平。因此，掌握了特定生物基因转录水平的变化，可以深入了解其生命活动特征和调控机制。因此，为了更好的了解旋毛虫的发育繁殖与寄生过程中的生命特征，深入解析旋毛虫与宿主相互作用的规律，本课题利用先进的RNA-seq技术首次对旋毛虫转录组学进行了最为全面和深入的研究。主要研究内容如下：1.旋毛虫不同发育时期的小RNA转录组小RNA （small non-coding RNA， sncRNA）是指长度大约为21～25个核苷酸的小型非编码RNA分子。 sncRNA能够识别特定的目标mRNA,是介导转录后水平基因调控的重要分子。小RNA在表达上具有阶段性和组织特异性，它在生物的发育时序调控和疾病的发生中起到非常重要的作用。小RNA主要指microRNA （miRNA），内源性小干扰RNA（endogenous small interferencing RNA,endo-siRNA）和piRNA三种，其中miRNA和endo-siRNA被认为是两种主要调控基因表达的非编码RNA，piRNA只在动物生殖细胞中发现。本课题利用Illumina高通量测序技术构建并分析了旋毛虫三个发育时期（成虫、新生幼虫和肌幼虫）的小RNA文库，共获得4,000多万条高质量序列。经生物信息学分析成功鉴定了旋毛虫各个发育时期的miRNA，共发现21种与其他物种同源的保守miRNA，这些保守的miRNA分属于13个家族。同时还发现了213个旋毛虫种特异性miRNA，部分miRNA在旋毛虫不同发育时期呈现明显的差异表达特征，说明这些miRNA具有虫体发育时期特异性，可能在旋毛虫发育过程中发挥重要的调控功能。本课题还分析鉴定了旋毛虫不同发育时期的endo-siRNA。与miRNA相比，旋毛虫内源性endo-siRNA在小RNA文库中所占比例较小，而且在不同发育时期未发现endo-siRNA存在明显表达差异，说明endo-siRNA在旋毛虫发育繁殖过程中可能与期特异性表达基因的调控没有关联性。由于endo-siRNA主要来自于对转座子转录产物的处理过程，因此，endo-siRNA作用很可能是维持虫体在发育繁殖过程中的基因组稳定性。最后，通过实时荧光定量（qRT-PCR）和northern分子生物学技术对部分miRNA的表达规律进行了验证，实验结果与高通量测序分析结果基本一致，表明高通量测序数据真实可信。2. mRNA转录组及差异表达基因分析通过RNA-seq技术构建并分析了旋毛虫不同发育时期转录组文库，共获得6,000多万条旋毛虫转录组序列，鉴定了大约13,000多个旋毛虫基因，基因覆盖度为85%。通过比对发现旋毛虫不同发育时期存在大量差异表达基因，发现了大量基因在免疫调节和寄生虫入侵过程中起到重要作用。利用GO功能分析和KEGG代谢途径分析，发现4000多个基因存在功能注释分类并参与多种不同生物代谢调节通路。在基因和转录水平上解释了旋毛虫不同发育阶段的代谢规律及相关的基因组成。此外，通过转录组分析，在虫体基因组中发现了多个新的外显子和新转录本。其中成虫期共2502个新转录本，肌幼虫期共发现2616个新转录本，新生幼虫期共4659个新转录本。同时发现了一些与虫体致病相关的重要基因，为解释旋毛虫的致病机理奠定了基础。3.旋毛虫基因转录产物的可变剪接分析本课题第一次分析并发现了旋毛虫基因表达过程中存在的可变剪接现象。基因转录产物的可变剪接现象广泛的存在于各种真核生物中，通过基因转录产物的多种剪接方式，从一个基因的转录产物可以演化产生编码多个不同的蛋白的mRNA，从而行使不同的功能。通过对基因转录产物不同形式的可变剪接方式进行mRNA的成熟化处理，极大地增加了蛋白质组成的多样性和基因调控的广度，从而更有利于适应外界环境的变化和机体自身的发育。经可变剪接分析，发现旋毛虫转录组中包含除互斥外显子（MEE）之外的6种可变剪接形式。其中，成虫时期共发现源自2152个基因的3737条可变剪接转录本，在肌幼虫时期共发现源自3076个基因的6125条可变剪接转录本，在新生幼虫时期共发现源自4165个基因的10996条可变剪接转录本。在旋毛虫三个时期发现4000多条基因的转录产物存在不同的可变剪接形式。这些基因约占旋毛虫基因总数的30%。本课题是在旋毛虫基因组序列测定之后率先开展的最为全面深入的旋毛虫转录组学研究。通过本项研究部分揭示了旋毛虫在发育和入侵宿主的过程中基因调控机制，为进一步阐明旋毛虫在寄生过程中与宿主的相互作用和致病机理提供了大量有价值信息，对绘制物种间进化树、发现旋毛虫新的、特异性生物标记具有及其重要意义。