印度间日疟原虫推定环子孢子蛋白串联重复序列的功能进化：近期特异性事件及其流行病学意义

本研究针对间日疟原虫(Plasmodium vivax)推定环子孢子蛋白(PvpuCSP)的遗传多态性展开，通过群体遗传学分析揭示其重复区域近期特异性扩增现象。研究人员对印度71例分离株进行测序，发现37种等位基因及显著的串联重复变异，证实该区域受间断性多样化选择驱动。该基因兼具高变异性与单拷贝特性，可作为感染复杂性(MOI)的新型分子标记，为疟疾防控提供新思路。

　　

疟疾仍是全球重大公共卫生威胁，其中间日疟原虫(Plasmodium vivax)因误诊、混合感染和药物耐药等问题，在印度等地区持续流行。尽管其致病性曾被低估，但近年严重病例的频发改变了这一认知。尤为棘手的是，该寄生虫缺乏明显的群体遗传结构，地理分布复杂的特性为防控带来挑战。在此背景下，分子进化学中的" hitchhiking"模型为识别功能位点提供了新思路——通过分析基因组中遗传同质性高的非编码区，可定位邻近受选择压力的功能基因。

印度国家疟疾研究所的研究团队基于前期发现的200kb同线性区域，锁定推定环子孢子蛋白基因(Pv_puCSP, PVX_086150)。该基因虽命名源于经典的疫苗靶标CSP蛋白，但计算生物学预测其具有E3泛素连接酶特征，可能参与蛋白质降解途径。更引人注目的是，其基因结构与经典CSP相似：两端保守的N/C端与高度变异的中央重复区，但重复单元却为独特的四肽(R-D-N-A/R-C-N-A)。这种结构特征是否具有进化意义？其多态性能否反映寄生虫群体动态？这些问题成为本研究的核心出发点。

研究人员采用多技术联用策略：从印度三个流行区(Gujarat、Odisha、Delhi)采集158份样本，通过巢式PCR鉴定90例单感染株；设计重叠引物对2.2kb的全基因进行测序；运用Tandem Repeats Finder分析重复单元变异；采用DnaSP和Data Monkey服务器进行选择压力检测，包括BUSTED、aBSREL等分支-位点模型。

【结果】

1. Pv_puCSP具有高度变异的重复区域
   测序分析显示该基因80%区域(N/C端)高度保守，但C端重复区(1.8-2.2kb)呈现显著长度多态性。共鉴定出4种重复单元变异型(RATs)，编码两种四肽基序(PRMs)，形成37种等位基因。值得注意的是，92%重复单元编码R-D-N-A，8%为R-C-N-A，后者因第二密码子突变导致Asp→Cys替换。

2. Odisha种群呈现最高遗传多样性
   基于重复区单倍型分析显示，Odisha种群具有最多独有单倍型(13种)，其有效等位基因数(N_e=0.975)和香农指数(I)均显著高于其他地区。相比之下，尽管Delhi检出18种单倍型，但多为低频变异。

3. 选择压力存在区域特异性
   BUSTED模型检测到1.46%位点经历强烈正向选择(ω=536.01)，主要集中于重复区。aBSREL分析进一步锁定系统发育树中2个分支(节点44、51)受间断性多样化选择，涉及Delhi近期分离株。而N/C端则呈现纯化选择特征，印证其管家基因功能。

4. 重组事件塑造基因进化
   在重复区边界(位点1664)检测到显著重组断点(p<0.05)，与LD分析共同表明：重复区的快速进化可能通过重组机制加速，而两端保守区则维持稳定。

【结论与意义】
这项发表于《Current Research in Microbial Sciences》的研究首次揭示Pv_puCSP重复区的近期特异性扩张现象，其进化动态呈现"两端保守-中央变异"的独特模式。该发现具有双重价值：

作为分子标记，其单拷贝特性与高变重复区(He>0.9)媲美现有微卫星标记MS16，且可通过常规电泳分辨，为资源有限地区监测感染复杂性(MOI)提供简便工具。更关键的是，作为潜在E3泛素连接酶，重复区在自然选择下的快速演化可能增强其底物识别能力——变异产生的结构可塑性或许有助于适应不同泛素化场景，这为靶向蛋白质降解途径的抗疟策略提供了新靶点。

研究仍存在局限：Pv_puCSP的生物学功能需实验验证；其作为MOI标记的效能需与经典标记系统比较。未来跨地域研究将揭示该基因的全局分布模式，而功能解析有望开辟疟疾治疗新途径。这项成果不仅深化了对疟原虫基因组可塑性的认知，也为实现疟疾消除目标提供了新的分子流行病学工具。