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2018
02-02

蜱基因组揭示了一个成功的吸血鬼的秘密


与韧性适合他们的主题,一个近100位研究人员的国际队伍辛勤工作了十年,克服了艰难的技术挑战,解密了黑腿蜱的基因组(蜱scapularis)

蜱肩胛骨蜱血充满。图片来源:CDC

美国国立卫生研究院的国家过敏和传染病研究所(NIAID)为研究提供了主要支持,该研究出现在在线开放获取期刊 Nature Communications 上。 NIAID主任Anthony S. Fauci博士说:“引起莱姆病的螺旋形细菌可能是最为人所知的由蜱传播的微生物;然而,蜱也会传播导致人类babesiosis,无形体病,蜱传脑炎和其他疾病的传染性物质。新装配的基因组提供了对什么使得蜱成为如此有效的疾病载体的洞察,并且可能产生新的方法来减少它们对人类和动物健康的影响。“

普渡大学的Catherine A. Hill博士领导调查员。除了在许多时区协调几十名工作人员的后勤方面的挑战之外,研究人员的重点是一个极难维护的生物,这种生物很长时间 - 在野外长达两年,在实验室长达九个月,希尔博士指出。 蜱虫蜱有三个吸血生命阶段,在每个阶段,他们吃一个不同的脊椎动物。在喂食期间,蜱可以一次摄入数小时或数天的血液。交配后,成年雌蜱迅速吸收大量的血粉,在此期间它们膨胀很大。 “因为基因可能会打开或关闭,这取决于蜱的生命阶段,所以我们需要在每个阶段培养和收集蜱以供分析。这很不容易,“希尔博士说。

另一个挑战是蜱基因组的庞大规模 - 大约21亿个DNA碱基对 - 以及重复序列的膨胀区域。希尔博士说:“DNA重复的程度 - 大约占总数的70% - 以正确的顺序组装完整的基因组非常困难。”最后,小组确定了总基因组中大约三分之二的顺序和顺序。她说:“我们确定了20,486个蛋白质编码基因的序列,其中20%可能是蜱的独特序列。那些特定于蜱的基因就像是“从这里开始”的路标,因为我们正在寻找新的方法来对付传染性蜱。“

肩胛骨蜱的生命周期。图片来源:CDC

虽然最新的研究只是第一次看到蜱基因组,但科学家已经确定了基因和蛋白质家族,揭示了为什么蜱虫蜱成功如此,以及寄生虫和暗示他们擅长的原因希尔博士指出,在传播病原体方面。例如,与其他供血者相比,蜱有更多的蛋白质专门用于消费,浓缩和解毒他们的含铁食物。尽管通过管状喉舌快速吸取相对少量血液的蚊子有几种致力于血液消化的蛋白质,但蜱中含有更多的蛋白质参与这一过程。其他基因编码蛋白质,帮助蜱集中血液,并迅速排出伴随大量血液的多余水分。还有一些基因允许蜱迅速扩大它们坚硬的外层,以适应在血液供给期间总体尺寸增加100倍。

在基因组中反映的蜱生活方式的其他特性包括与在寄生虫在其每个单独的血液供给阶段“探索”宿主时使用的多方面感觉系统相关的基因。与蚊子相比,蜱似乎具有用于检测宿主的基因更少,并且不同于蚊子的“气味”受体,蜱可以使用“味觉”受体来定位它们的食物来源。

Hill博士解释说,新发现的每种蛋白质都是新的特定蜱干预措施的潜在目标。 “基因组为我们提供了一个代码书,用于蜱的内部工作。有了它,我们现在可以开始破解他们的系统,并写一个反脚本 他们“。

为了解释整个美国莱姆病流行的变化,研究小组还检查了在东北和中西部五个州和南部三个州收集的人口中的遗传多样性。有人推测,东北部和中西部的蜱虫比南方的蜱虫更容易传播引起莱姆病的细菌,或者这两个种群可能包含单独的物种。遗传分析显示,只有一个物种肩胛,希尔博士说,但微妙的遗传差异被检测到,这可能有助于解释一些群体传播疾病的能力的变化,因此,影响疾病流行。

希尔博士承认对她八条腿的话题不以为然。 “我觉得他们几乎可以像他们那样坚持寄生于寄主的生意。他们是持久和有弹性的。从某种意义上说,我们的团队在蜱的书中一页一页地合作了这么多年,直到我们实现了我们的目标。“

来源:美国国立卫生研究院