蜱類唾液腺吸血相關(guān)基因家族的適應(yīng)性進(jìn)化.pdf

1、蜱類唾液腺中存在著多種基因家族，它們在蜱吸血過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。對這些多基因家族的進(jìn)化研究不僅能夠增進(jìn)對蜱類的進(jìn)化和蜱類適應(yīng)吸血的分子機(jī)制的理解，從而為控制蜱類提供合理思路，而且還能夠提供關(guān)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)化的新案例。
　　 Kunitz/BPTI蛋白大量存在于蜱類唾液腺中，通過抑制凝血級聯(lián)反應(yīng)中的VIIa、Xa等絲氨酸蛋白酶進(jìn)而抑制血液凝結(jié)和血小板凝結(jié)，從而在蜱類吸血過程中發(fā)揮重要作用。本研究中系統(tǒng)分析了肩胛硬蜱（Ixo

2、des Scapularis）Kunitz/BPTI家族的進(jìn)化、擴(kuò)張、基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)根據(jù)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]將其劃分為三組（group I、group II、group III）。Group I廣泛分布于蜱類各個物種中，是Kunitz/BPTI家族的祖先狀態(tài)，仍

3、具有經(jīng)典的抑制絲氨酸蛋白酶的功能。然而group II和group III只存在于硬蜱屬（genus Ixodes）中，它們雖然從group I進(jìn)化而來，卻喪失了抑制絲氨酸蛋白酶的motif，隨后的功能位點(diǎn)分析和結(jié)構(gòu)比對發(fā)現(xiàn)group II進(jìn)化出離子通道調(diào)節(jié)的功能的motif。系統(tǒng)發(fā)育分析表明group II和group III在硬蜱屬（genus Ixodes）發(fā)生特異性擴(kuò)張。選擇壓力分析發(fā)現(xiàn)正選擇作用驅(qū)動group II和group

4、 III的特異性擴(kuò)張和功能的改變。
　　 最后歸納了Kunitz/BPTI家族在蜱類中的進(jìn)化歷程，最古老的蜱類具有的Kunitz/BPTI蛋白應(yīng)該與group I直系同源。大概在 120百萬年前與92百萬年前軟蜱科與硬蜱科分離，硬蜱科中之后發(fā)生了一次全基因組復(fù)制，之后硬蜱科分化為前溝型Prostriata和后溝型Metastriata。在Prostriata中，在group I的基礎(chǔ)上發(fā)生了基因水平上的改變，產(chǎn)生group II

5、和group III兩種類型的插入和缺失（indels），從而分化為現(xiàn)在硬蜱屬中三種類型的Kunitz/BPTI蛋白。同時在Metastriata中的group I也發(fā)生了其他類型的遺傳改變。表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)在硬蜱屬中擴(kuò)張的group II和group III中六個基因（Isc.218、Isc.190、Isc.255、Isc.196、Isc.180、Isc.179）在吸血的中后期表達(dá)顯著上調(diào)（6-12小時之后），這些基因通過調(diào)節(jié)離子通道進(jìn)而