《Nature Genetics》解析呆萌考拉的基因组

　　

考拉（koala）是澳大利亚独有的有袋类动物，以呆萌的外表赢得了大家的喜爱。不过，在过去的20年里，澳大利亚某些地区的考拉数量减少近80%，原因是栖息地的丧失和衣原体的感染。

为了更好地保护这种珍稀动物，澳大利亚的研究人员近日利用PacBio长读长测序、Illumina短读长测序以及BioNano光学图谱，测序并组装了考拉基因组，产生了一个完整且连续的有袋类动物参考基因组。这项成果发表在《Nature Genetics》期刊上。

大家都知道，考拉只吃桉树叶。不过，桉树叶的纤维含量特别高，毒性非常大，营养价值低，那么问题来了，考拉究竟是如何生存下来的？此外，野生考拉为什么容易受衣原体的感染？这些问题的答案都可以从考拉基因组中找到。

在这项研究中，悉尼大学的Katherine Belov及其同事利用PacBio平台对考拉的基因组进行了测序，覆盖度达57.3倍。他们利用组装工具FALCON生成了3.42 Gb的基因组组装，并利用Illumina数据polish，再利用BioNano光学图谱生成scaffold。研究人员从中鉴定出26,558个基因，包括6,124个蛋白编码基因，属于2,118个基因家族。

研究人员发现了两段大规模扩增，涉及到细胞色素P450基因家族，此家族参与了多个化合物的代谢。他们发现，考拉基因组中的这个区域经历了串联重复和净化选择（purifying selection），但CYP单个密码子也经历了周期性的多样性选择（diversifying selection）。

在对两只考拉的转录组分析中，研究人员发现这些CYP2C基因在肝脏中高表达，可能参与了次生代谢产物的解毒，比如桉树叶产生的那些。因此，只有考拉能够以桉树叶为生，其他动物可学不来。

考拉宝宝出生后会爬到妈妈的育儿袋中吮吸乳汁，并在那里度过6-7个月。将基因组序列数据与乳腺转录组和乳汁蛋白质组数据相结合，研究人员发现了一些关键基因，其中四个晚期分泌蛋白的基因可以让考拉调节发育过程中乳汁的成分，以满足宝宝的生长需求。

Belov及其同事还比较了感染和未感染沙眼衣原体的树袋熊转录组，发现感染期间有1,508个基因上调，685个基因下调。他们认为，结合主要组织相容性复合物、T细胞受体和免疫球蛋白基因的分析，这有望指导疫苗的开发。

这篇论文的通讯作者、澳大利亚博物馆研究所的所长Rebecca Johnson表示：“我们下一步的工作是将这些研究成果应用于考拉群体的遗传管理，并推动疾病的治疗，以保护这一重要的物种。”（生物通 薄荷）

原文检索

Adaptation and conservation insights from the koala genome

Nature Genetics (2018)