综述：炭疽病原体基因组中的重复序列——在分子流行病学中的应用及对编码蛋白结构的影响

本综述系统探讨了炭疽病原体（Bacillus anthracis）基因组中串联重复序列（Tandem Repeats）的分子特征，重点分析其通过改变开放阅读框（ORF）内重复数量（且需为3的倍数）调控细菌表面蛋白结构变异的机制，为分子流行病学（Molecular Epidemiology）和病原体适应性进化研究提供关键理论依据。

　　

Abstract

炭疽病原体——Bacillus anthracis的基因组与其他生物体类似，包含不同大小的串联重复序列位点：从单核苷酸重复到大型重复区域，这些区域编码数十个氨基酸的重复单元。串联重复序列具有较高的突变率，这种突变会改变串联中重复单元的数量。许多重复序列位于开放阅读框内部，若重复单元的尺寸为三核苷酸的倍数，则重复数量的变化不会引起读框移位，但会改变相应蛋白质的氨基酸序列，甚至可能带来适应性优势。目前已知功能的大多数对应开放阅读框的蛋白质，均与B. anthracis细菌细胞的表面结构存在不同程度的关联。本综述整合多年文献，系统分析了炭疽病原体基因及其编码蛋白中的串联重复序列，并探讨其对表型的潜在影响。

串联重复序列的分类与突变特性

Bacillus anthracis 基因组中的串联重复序列根据重复单元长度可分为多种类型：单核苷酸重复、短串联重复（STR）以及多氨基酸重复模块。这些序列因DNA复制滑动（Replication Slippage）或重组事件而呈现高度多态性，突变速率显著高于基因组中的保守区域。这种高变特性使串联重复成为分子流行病学研究的理想遗传标记，尤其适用于菌株分型与溯源分析。

开放阅读框内的重复结构与蛋白功能演变

当重复单元长度为3的倍数（即不引起移码突变）且位于开放阅读框（ORF）内部时，重复数目的变化将直接改变蛋白质中氨基酸重复的次数，进而影响其结构和功能。这类重复通常出现在与细菌表面结构合成相关的基因中，例如荚膜形成蛋白、细胞壁锚定蛋白以及表面层蛋白。例如，在B. anthracis中，某些抗原基因（如ba813或）中存在的氨基酸重复模块可能参与宿主免疫逃逸机制的调节。

重复序列对表型适应性的潜在贡献

由于重复数变异可快速产生多样性，这类突变在环境适应与致病性进化中可能具有重要作用。例如，改变表面蛋白中的重复次数可能影响细菌的粘附能力、噬菌体抗性或抗原变异，从而增强病原体在宿主体内的生存优势。此外，在疫苗与检测试剂开发中，需充分考虑此类高变区域带来的抗原多态性挑战。

应用与展望

串联重复序列作为分子钟和基因表型调节元件，在炭疽菌的进化研究、暴发溯源及防治策略设计中具有广泛前景。未来研究可结合高通量测序与功能基因组学方法，进一步挖掘重复序列在致病机制中的作用，并为新型诊断标记及抗菌靶点的发现提供依据。