我国科学家成功解析牛带绦虫和亚洲带绦虫基因组序列

近日，中国农业科学院兰州兽医研究所家畜寄生虫病创新团队在寄生虫基因组研究方面又取得重要突破，成功解析了牛带绦虫和亚洲带绦虫基因组。相关研究成果在线发表于最新一期的国际著名学术期刊《自然-通讯（Nature Communications）》（http://www.nature.com/articles/ncomms12845）。


牛带绦虫和亚洲带绦虫可引起人类带绦虫病（Taeniasis）及家畜囊尾蚴病（Cysticercosis），严重影响公共卫生和食品安全。本研究利用二代测序技术对两种绦虫的基因组进行了测序，分别得到了约169Mb和168Mb基因组草图。
本研究从全基因组层面系统比较并确认了亚洲带绦虫和牛带绦虫非常相近的进化关系，推测出两种绦虫约在1.14百万年前开始分化。结合人类演化、迁徙和家畜驯化历史，揭示出亚洲带绦虫物种形成及扩散跟直立人的狩猎行为、走出非洲过程等相关。
比较基因组分析发现，绦虫基因组具有非常高的新基因产生速率。绦虫的皮层表面特异性抗原成分编码基因，尤其是参与免疫逃避等过程的相关基因，具有非常高的家族扩增速率，并在绦虫的不同枝系上被选择性保留下来后快速分化。牛带绦虫和亚洲带绦虫对这些新基因的保留具显著差异，说明这些成分很可能在绦虫适应不同宿主环境具有重要作用。同时，亚洲带绦虫的基因组比牛带绦虫具有更高的核苷酸进化速率及基因家族扩增/收缩速率。说明亚洲带绦虫基因组具有较高的进化活力，可为完成新的生活史建立提供进化基础。
与牛带绦虫的牛肌肉嗜性不同，亚洲带绦虫囊尾蚴多发现于猪肝脏部位。研究发现，亚洲带绦虫的基因组中与脂质吸收、转运和代谢以及糖代谢相关的关键基因，与牛带绦虫相比发生了显著的扩增，且受到了较强正选择压力。推测这些基因很可能跟亚洲带绦虫适应猪肝脏高脂高糖营养环境等嗜性相关。另外，与绦虫的稳态维持、免疫逃避、皮层保护等相关的基因也检测到了强烈的正选择信号，表明这些成分很可能在亚洲带绦虫完成宿主转换过程中具有重要作用。
本研究还系统分析了寄生扁形动物的特殊的基因结构模式，揭示了绦虫特殊的内含子进化规律，并详细地鉴定了众多诊断靶标、药物靶标和宿主互作蛋白，为牛带绦虫、亚洲带绦虫和猪带绦虫的鉴别诊断、疫苗及药物研制等提供了数据平台。
该项成果是在“国家重点基础研究发展计划(973计划)(项目编号：2015CB150300)”、“国家国际科技合作专项项目（项目编号：2013DFA31840）”、中国农业科学院科技创新工程和家畜疫病病原生物学国家重点实验室的支持下完成的。该研究由才学鹏研究员（通讯作者）主导，以王帅博士作为第一作者，与北京基因组研究所、美国Texas A&M大学及美国CDC等单位合作下完成。

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