恶性疟原虫Pv47蛋白全球遗传多样性揭示按蚊媒介驱动的自然选择机制

本研究针对疟疾传播关键蛋白Pv47开展全球遗传多样性分析，揭示其与恶性疟原虫Pfs47相似的进化模式。研究人员通过群体遗传学分析和功能实验证实，Pv47第二结构域(D2)存在显著的正选择信号，其K27E多态性与墨西哥地区两种按蚊(An. albimanus和An. pseudopunctipennis)的感染差异显著相关。该发现为理解疟原虫-媒介协同进化提供了分子证据，并为阻断传播的疫苗设计提供了新靶点。

　　

疟疾作为最致命的人类寄生虫病，每年造成超过2亿病例和60万死亡。在疟原虫复杂的生命周期中，蚊子传播阶段是疾病扩散的关键环节。恶性疟原虫(P. falciparum)表面蛋白Pfs47已被证明能帮助寄生虫逃避蚊子免疫系统，其遗传多样性呈现出明显的地区分布特征，暗示着对不同按蚊媒介的适应性进化。然而，作为人类第二大疟疾病原体，间日疟原虫(P. vivax)的Pv47蛋白是否具有相似的进化机制仍不清楚。

美国国立卫生研究院(NIH)的Alvaro Molina-Cruz和Carolina Barillas-Mury领衔的国际研究团队在《Nature Communications》发表了关于Pv47全球遗传多样性的重要研究成果。研究人员收集了全球794个Pv47基因序列，采用群体遗传学分析结合功能实验，首次系统揭示了Pv47的进化特征及其在媒介适应性中的关键作用。

研究采用了多项关键技术：1)全球样本队列分析(来自MalariaGEN、欧洲核苷酸档案库等)；2)群体遗传学参数计算(包括Tajima's D检验、F_ST分析等)；3)实验感染验证(使用墨西哥地区43个临床分离株感染两种按蚊)；4)AlphaFold2蛋白结构预测。

【全球遗传多样性和群体结构】分析显示Pv47具有高单倍型多样性(Hd=0.95)，其中东亚/东南亚和大洋洲人群多样性最高(π=0.0026-0.0035)。与Pfs47类似，Pv47-D2区域呈现显著的非 synonymous多态性优势(dN>dS)，提示正选择作用。地理分布上，南美洲75.7%序列与参考株Pv-Sal I相同，而墨西哥地区主要流行F22L和K27E变异。

【实验证据】在墨西哥地区，研究发现Pv47-D1区域的K27E多态性与两种按蚊的感染效率显著相关：携带K27的分离株在An. albimanus中感染强度更高，而E27变异株则更适应An. pseudopunctipennis。这一发现完美解释了当地疟原虫群体结构与按蚊分布的地理相关性。

【结构预测】AlphaFold2模型显示，尽管Pv47与Pfs47仅有43%氨基酸相似性，但二者具有高度保守的三维结构。值得注意的是，决定媒介特异性的关键多态性(K27E)位于蛋白表面，与Pfs47中已知的功能位点空间位置相似。

这项研究首次系统揭示了Pv47的全球遗传多样性模式，证实了其作为"媒介适应性决定因子"的关键作用。与Pfs47的惊人相似性表明，疟原虫可能采用保守的分子机制来适应不同按蚊媒介。特别值得关注的是，大洋洲地区Pv47和Pfs47同时呈现异常高的遗传多样性，可能反映了该地区复杂的媒介生态或高传播压力。研究发现为理解疟疾传播的分子基础提供了新视角，K27E等重要多态性的鉴定也为开发基于Pv47的传播阻断疫苗提供了潜在靶点。这项跨学科研究完美结合了群体遗传学、功能实验和结构生物学，为疟原虫-媒介协同进化研究树立了新范式。