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为探究禽类抗菌肽（Cathelicidins）基因组组织和种间多样性，研究人员分析 72 种鸟类的抗菌肽基因簇。发现其多位于 1、2 号染色体末端，不同目鸟类基因簇有差异，且基因高度保守。这有助于理解禽类免疫，开发新疗法。
在动物王国里，鸟类是极为独特且多样的存在，超过 10000 种的现存鸟类，凭借飞行能力占据了各式各样的生态位。然而，这份独特也让鸟类成为了人畜共患疾病的重要宿主。像候鸟迁徙就与禽流感的传播紧密相关，宠物鸟也可能传播衣原体病、沙门氏菌病等细菌疾病。在这样的背景下，深入研究鸟类免疫系统，对于保障动物和人类健康意义非凡。
抗菌肽（Cathelicidins）作为宿主防御肽（HDPs）的前体，在脊椎动物先天免疫系统中扮演关键角色。鸟类拥有 CATH1、CATH2、CATH3 和 CATHB1 这四种抗菌肽，但相较于哺乳动物，鸟类抗菌肽在基因组组织和种间多样性方面的研究还较为匮乏。尽管如此，鸟类抗菌肽凭借其广谱抗菌、抗真菌和抗病毒特性，在低浓度下就能发挥功效且溶血活性低，还具备免疫调节能力，有着巨大的治疗应用潜力。为了进一步挖掘这一潜力，研究人员开展了对鸟类抗菌肽基因簇的研究。
国外研究人员从 NCBI 基因组数据库中获取鸟类基因组数据，对 72 种来自 26 个不同目的鸟类抗菌肽基因簇展开研究，旨在解析其基因组位置、侧翼基因、基因类型以及进化发展情况。该研究成果意义重大，有助于人们深入理解鸟类抗菌肽，推动这一重要蛋白质家族的进化研究，为开发新型治疗方法提供思路，论文发表在《Developmental 》。
研究人员主要运用了生物信息学工具进行研究。从 NCBI 数据库收集鸟类基因组数据，筛选出合适的样本进行分析。通过 BLAST 分析，利用已知的共识氨基酸序列来识别潜在的抗菌肽基因。
结果与讨论
- 抗菌肽基因的识别：通过 BLAST 分析，研究人员在 72 种鸟类基因组装配体中成功识别出了潜在的抗菌肽基因。在研究过程中，由于部分基因组的相关信息存在问题，如鸭（Anas platyrhynchos）和美洲骨顶鸡（Oxyura jamaicensis）的假定抗菌肽基因位于未分配到特定染色体的支架上，所以排除了 31 种鸟类。
- 基因簇的染色体定位：抗菌肽基因簇主要分布在 1 号和 2 号染色体上，通常位于染色体末端，但隼形目（Falconiformes）和鹦形目（Psittaciformes）除外。这表明不同目鸟类在抗菌肽基因簇的染色体定位上存在差异，这种差异可能与它们的进化历程和免疫需求有关。
- 基因簇组成的差异：鸡雁小纲（Galloanserae）的抗菌肽基因簇与其他鸟类不同，鸡形目（Galliformes）含有 CATH1，雁形目（Anseriformes）则有 CATHB1 的假定假基因。而其余鸟类的抗菌肽基因簇主要由 CATHB1、CATH3 和 CATH2 组成，但雀形目（Passeriformes）缺少 CATH3，隼形目 CATH3 发生了假基因化。这些差异体现了鸟类抗菌肽基因簇在进化过程中的多样性。
- 侧翼基因的发现：研究还发现了 kelch 样家族成员 18 和转化生长因子 β4（雀形目中为锌指蛋白 777）作为侧翼基因。侧翼基因的存在可能对抗菌肽基因的表达和功能调控起到重要作用，这为进一步研究抗菌肽的作用机制提供了新的方向。
- 基因的保守性：研究人员共鉴定出 190 个假定的抗菌肽基因，其中 103 个此前未被描述。这些基因在不同抗菌肽类型中具有较高的同一性。系统发育分析显示，抗菌肽基因高度保守，这有力地支持了抗菌肽在鸟类免疫中发挥关键作用的假设。
研究结论和讨论
本研究利用基因组挖掘技术，全面深入地剖析了众多鸟类的抗菌肽基因簇。研究结果揭示了不同鸟类目之间抗菌肽基因簇存在高度的保守性，这充分说明了抗菌肽基因簇对于鸟类免疫系统的重要性。然而，鸡形目内部抗菌肽的差异也较为显著。这一研究成果为深入理解鸟类抗菌肽的功能和进化提供了坚实的基础，同时也为开发基于鸟类抗菌肽的新型治疗方法提供了有价值的线索，有助于推动在动物和人类健康领域对抗疾病的研究进程。
