陈竺发Nature封面文章

【字体: 时间:2009年07月17日 来源:生物通

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  来自人类基因组南方研究中心健康与疾病基因组重点实验室,复旦大学生科院,上海生物信息技术研究中心,加拿大滑铁卢大学,澳大利亚詹姆斯库克大学(James Cook University)等处的研究人员完成了日本血吸虫(Schistosoma japonicum)基因组测序和基因功能分析工作,结果公布在本期(7月16日)出版的《Nature》杂志封面上。

  

生物通综合:来自人类基因组南方研究中心健康与疾病基因组重点实验室,复旦大学生科院,上海生物信息技术研究中心,加拿大滑铁卢大学,澳大利亚詹姆斯库克大学(James Cook University)等处的研究人员完成了日本血吸虫(Schistosoma japonicum)基因组测序和基因功能分析工作,结果公布在本期(7月16日)出版的《Nature》杂志封面上。


(本期Nature杂志封面,图片来源:Nature)

文章的通讯作者是陈竺院士,王升跃研究员和韩泽广博士,他们采用ABI3700 (Applied Biosystems)和MegaBACE 1000 or MegaBACE 4000 (General Electric),在国际生物医学界首次对一个多细胞人体寄生虫进行全基因组测序和功能解析,也是我国科学家继日本血吸虫转录组(2003年)和蛋白质组(2006年)研究之后取得的又一阶段性成果。参与评审的专家称,该论文代表了第一个扁形动物基因组序列,是寄生虫研究史上的里程碑。

同期Nature杂志也公布了另外一种寄生虫:曼氏血吸虫(Schistosoma mansoni)的完整基因组序列,这两种血吸虫是引起血吸虫病的三种主要病原体中的两种,对新的基因组序列所做分析,为了解这些病原体的分子结构和宿主互动方式以及未来开发该疾病定向干涉疗法的途径提供了线索。

据新华网报道,这项研究发现血吸虫基因组由近4亿个碱基组成,含有40.1%的重复序列,包括新发现的具有转录活性的反转座子25个。研究工作识别编码基因13469个,其中有首次发现的与血吸虫感染宿主密切相关的弹力蛋白酶(Elastase)。有趣的是,血吸虫与具有同等大小基因组的非寄生生物比较,虽然基因数量相似,但功能基因的组成却有较大差别。一方面它丢失了很多与营养代谢相关的基因,如脂肪酸、氨基酸、胆固醇和性激素合成基因等,这些营养物质必须从哺乳动物宿主获得;另一方面,扩充了许多有利于蛋白消化的酶类基因家族的成员。这一变化充分体现了血吸虫适应寄生生活,与宿主协同进化的重要特性。

“与它进化级别相同的其他虫类,基本都过着独立生活。”韩泽广博士解释说,可能在血吸虫的进化过程中,逐步失去部分基因,以适应其寄生生活。

研究还揭示,血吸虫像其他多细胞生物一样,具有与发育密切相关的多条重要分子信号途径;血吸虫有原始的中枢神经系统和较为完善的外周感觉神经系统,能接受周围环境发出的声、光、机械振动等信号,有助于攻击宿主并到达营养丰富的器官,如肝脏门静脉、肠静脉等处寄生。血吸虫虽然不像高级哺乳动物那样有下丘脑、垂体、甲状腺、性腺等神经内分泌器官,但是它有类似功能的细胞,编码一些与生长、发育和成熟相关的内分泌激素受体,除了接受本身合成的内分泌激素外,还可以接受宿主的激素作用,甚至形成依赖宿主内分泌激素的寄生状态。

血吸虫能编码并分泌弹力蛋白酶消化宿主如人、牛等皮肤组织而进入体内形成危害。血吸虫在致病过程中,除了编码蛋白酶消化宿主皮肤和血液外,还分泌一些炎症相关分子如前列腺素、聚糖、脂质、自身抗原样蛋白等,这些因子可诱导宿主免疫反应,形成肉芽肿等免疫损伤,导致严重的血吸虫病。

这项研究得到了国家863计划、973计划以及中国科学院、上海市科委和国家自然基金委的共同支持,由国家人类基因组南方研究中心/上海市-科技部共建疾病与健康基因组学重点实验室主持,协同中国疾病预防和控制中心寄生虫病预防控制所、中科院上海生命科学研究院、复旦大学、上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海生物信息中心、生物芯片上海国家工程研究中心、中科院北京基因组研究所、北京华大基因研究中心、上海超级计算中心等单位以及澳大利亚、美国、新加坡、加拿大等国家科学家,成立了“日本血吸虫基因组和功能分析协作组”,围绕“血吸虫病和宿主的相互关系”等命题共同展开攻关。

南方中心执行主任、中科院院士赵国屏告诉记者,所有相关数据将同时在国际公共数据库公开,并免费使用。“我们希望这能推动相关研究,早日研发出高效疫苗、新药。”

原文摘要:

Y Zhou et al. The Schistosoma japonicum genome reveals features of host-parasite interplay. Nature DOI: 10.1038/nature08140 (2009).

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