研究发现导致植物疾病的病毒基因超家族

研究人员鉴定出，植物病原Avh基因超家族能够促使植物宿主更易被感染。研究结果表明，从上述两种病原的共同祖先遗传下来的单个基因，已经分化成数百个差异明显，进化快速的基因。这些基因编码的蛋白N-末端有相同的基元，对蛋白进入植物宿主细胞是必须的。

　　生物通报道：弗吉尼亚理工大学生物信息学研究院（Virginia Bioinformatics Institute）的研究团队鉴定出了庞大的植物病原基因超家族。这个被称为Avh的超家族由在植物病原栎猝死病菌（Phytophthora ramorum）和大豆疫霉菌（Phytophthora sojae）中的基因组成。这些病原基因合成的效应子蛋白能够操纵基因的表达，它们以这样的方式来使得植物宿主更易被感染。结果表明，从上述两种病原的共同祖先遗传下来的单个基因，已经分化成数百个差异明显，进化快速的基因，负责编码这些高度损伤性的效应蛋白。

栎猝死病菌对大豆作物造成非常严重的破坏，造成美国农民每年1--2百万美元的损失。而栎猝死病菌会造成栎树的突然死亡，是加利福尼亚州和俄勒冈州数以万计栎树死亡的原因。这两个病原都属于卵菌纲生物，这类生物也包括造成爱尔兰大饥荒的马铃薯晚疫病病原。科学家用生物信息学的工具分析了最近发表的这两个生物的基因组序列。这个工具能够搜寻特定的氨基酸序列或基元。对基因组进行高级搜索（BLAST和Hidden Markov Model）发现，栎猝死病菌和栎猝死病菌的基因组编码众多的效应子蛋白（分别由374个和396个），极有可能是为了帮助感染宿主细胞。已知有超过80种疫霉（Phytophthora）病原，因此这些发现意味着在疫霉属中这个超家族有超过三万个成员。

来自Avh超家族的蛋白的氨基酸序列差异极大，但在N-末端有相同的基元。研究人员很容易就鉴定出RXLR和dEER两个基元，它们对蛋白进入植物宿主细胞是必须的。在疟原虫入侵血红细胞时产生的效应子蛋白也拥有类似的基元。这个研究小组在一些蛋白的C-末端检测到一些保守的氨基酸基元（W，Y和L）。这些C-末端的基元通常是排列成模块，重复次数可高达8次。这些C-末端基元的功能还有待未来的进一步深入研究。

Avh基因超家族是基因组中进化最快的一部分。这些基因的副本很常见，推测可能是该家族快速扩张的原因。这些基因序列的多样性和多拷贝性与病原的利益是相一致的，它们拥有经可能多的效应子蛋白，避免被宿主的防御系统识别而造成入侵困难。该研究的负责人Brett Tyler教授说，Avh超家族基因的超快速进化表明，这些基因病原战胜宿主防御系统的关键。（生物通，揭鹰）