利什曼原虫非编码RNA的跨发育阶段比较与系统分析揭示其调控网络与进化特征

这篇研究通过整合计算生物学、转录组学和系统生物学方法，首次对16种利什曼原虫的ncRNA（非编码RNA）全谱（RNAome）进行系统解析。研究揭示了核心RNAome（876个保守簇）和亚群特异性ncRNA的进化特征，并通过共表达网络鉴定出与无鞭毛体（AMA）阶段相关的lncRNA（如ncRNA00056_lncRNA）调控渗透应激反应，以及前鞭毛体阶段sRNA（如ncRNA14305_sRNA）与细胞骨架重构的关联。该研究为理解利什曼原虫发育调控提供了新视角，并为靶向ncRNA的干预策略奠定基础。

　　

利什曼原虫非编码RNA的跨发育阶段比较与系统分析

非编码RNA全谱的发现与验证

研究团队采用双轨策略——序列同源性搜索和协方差模型预测，对25株利什曼原虫（涵盖16个物种）的基因组进行ncRNA挖掘，共鉴定539,528个ncRNA。其中sRNA占比最高（77%），平均每基因组16,622个拷贝，而scaRNA和SRP最少（仅38和30个）。通过RNA-seq数据验证，46.3%-97.55%的预测ncRNA在三种代表性物种（L. braziliensis、L. donovani、L. major）中表达，表达量均值达log₂FPKM 6.94-7.4，与蛋白编码基因相当。

进化保守性与亚群特异性

通过CD-HIT聚类构建的"pan-RNAome"包含16,572个ncRNA簇，其中核心RNAome（876簇，230,788个ncRNA）在全部物种中保守，主要含rRNA、snoRNA等管家RNA。值得注意的是，维尼亚亚属（Viannia）特有793个ncRNA簇，而与内脏利什曼病相关的L. donovani复合群则富集140个ncRNA簇，多为miRNA-like和未分类RNA。系统发育分析显示，ncRNA分布模式与基于613个核心蛋白构建的进化树高度一致，暗示其功能进化受物种分化驱动。

发育阶段的转录重编程

在L. braziliensis中，无鞭毛体阶段（AMA）表现出最剧烈的转录变化：537个mRNA和447个ncRNA差异表达，显著富集于渗透应激响应（如Aquaglyceroporin 1）和跨膜运输通路。相比之下，前鞭毛体（PRO）阶段上调基因主要参与蛋白质折叠（如HSP83）和细胞增殖。共表达网络分析进一步锁定关键调控模块：AMA相关模块M1（R²=0.92）包含与自噬蛋白APG9共表达的lncRNA00056，而PRO阶段模块M4（R²=0.98）中sRNA14305与动质体膜蛋白KMP-11和α微管蛋白协同表达。

功能网络的生物学启示

通过"guilty by association"分析，发现lncRNA00056可能通过调控氨基酸通透酶（LbrM.10.0840）和囊泡膜蛋白（LbrM.27.2560）参与宿主内环境适应；而sRNA14305与KMP-11的共表达提示其可能影响膜胆固醇运输——这一过程已被证实是L. donovani入侵巨噬细胞的关键步骤。此外，未分类RNA05461与热休克蛋白（HSP83/110）的关联揭示了ncRNA在应激响应中的潜在作用。

研究价值与转化前景

该研究首次绘制了利什曼原虫ncRNA的全局图谱，揭示了其在物种分化、发育转换和宿主适应中的多层次调控。发现的阶段特异性ncRNA（如维尼亚亚属特有的调控元件）为开发亚群特异性诊断标记提供候选靶点，而共表达网络鉴定的关键RNA-基因互作对（如lncRNA00056-Aquaglyceroporin）则为干预寄生虫发育的精准策略指明方向。未来研究可通过功能实验验证这些ncRNA在代谢重编程和免疫逃逸中的具体机制，推动抗利什曼病新疗法的开发。