遵义医学院人体寄生虫学

一种能影响人类性格的寄生虫

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重测序技术:刚地弓形虫:
一种能影响人类性格的寄生虫
 
刚地弓形虫寄生于人和许多种动物的有核细胞,引起人畜共患的弓形虫病,只能在猫科动物的肠道内繁衍。鼠感染弓形虫后行为会变得更加活跃,对猫的恐惧感减少,这样弓形虫就可以增加被猫吃进肚子的可能性,从而完成生命循环。弓形虫感染人后,会对人类和其他有脊椎动物的活动产生重要影响,
让人变得更喜欢猫。
安徽医科大学研究人员,通过对2种刚地弓形虫的全基因组重测序变异检测研究,从基因组水平解释了2种虫株产生表型差异的原因,以期为弓形虫病的治疗和疫苗研发提供理论依据。
(研究成果发表于2015年10月的BMC Genomics杂志IF: 3.986) 
 
研究背景
与北美和欧洲群体遗传结构不同,Chinese 1 (ToxoDB#9)是中国的弓形虫优势基因型。在Chinese 1型弓形虫中,Wh3(强毒株)和Wh6(弱毒株)对小鼠表现出了不同的毒力。本研究拟通过全基因组重测序技术,从基因组水平揭示两种虫株产生表型及致病性差异的原因。
 
研究方法 

取材:强毒株Wh3虫株,弱毒株Wh6

建库:500bp文库

测序:HiSeq 2000,PE125;测序深度:Wh3为63.91×,Wh6为63.61×

分析内容:SNP、indel、CNV、SV的检测及注释;qRT-PCR分析
 
 
研究结果
SNP、indel检测及注释:
与参考基因组比对发现:Wh3中共有505,856个SNPs,30,004个indels;Wh6中共有505,654个SNPs,30,658个indels。进一步分析两样本特有变异,发现Wh3中特有SNP和indels分别位于2847和2452个基因中,Wh6中特有SNP和indels分别位于2868和2613个基因中。
 
图1 SNPs、indels的对比分析及分布情况统计
(注:a为SNP韦恩图;b为indels韦恩图;c为SNP突变型分布情况;d为编码区indels长度分布情况)

2.CNV、SV检测及注释与参考基因组比对发现:Wh3中共有2320个SVs,1942个CNVs;Wh6中共有4661个SVs,3080个CNVs。其中,Wh3含有85个片段插入(总长度:282,700bp),2995个片段缺失(总长度:4,940,000 bp);而Wh6含有90个片段插入(总长度:328,800bp),1852个片段缺失(总长度7,157,700 bp)。
 
毒力相关因子的变异信息分析
通过对与弓形虫毒力和侵染性相关的一系列关键因子(ROPs、GRAs、MICs、RONs和SAGs)的变异信息分析,发现与其他影响因子相比,GRA3和RON3的编码基因中含有更多的SNPs和indels;其中:GRA3编码基因含有35个SNPs和2个indels,RON3编码基因含有89个SNPs和6 个indels。
另一有趣发现是,与I、II和III型弓形虫相比,Chinese1型弓形虫的ROP16和GRA15表现为多态性的ROP16I/III和GRA15 II。
 
4.qRT-PCR分析
为发现与Wh3和Wh6表型差异相关的基因,分别对Wh3、Wh6和RH这三种虫株进行qRT-PCR分析。与强毒株Wh3相比,发现在弱毒株Wh6中,GRA3和RON3的基因表达量显著上调,而M2AP, AMA1, RON2, RON3和RON4的基因表达量显著下调。与参考基因组虫株RH相比,发现在Wh3和Wh6中SRS9, ROP8,MIC8和RON5的基因表达量均上调,而SAG1, ROP5和ROP18的基因表达量均下调。
 

结  论

    通过对Wh3和Wh6两种虫株的全基因组重测序分析,发现与I型弓形虫参考基因组相比,Chinese1型弓形虫中出现了大量的基因组结构变异。重测序及qRT-PCR分析,发现有26个影响因子表现出显著差异,推测它们与弓形虫表型及致病性差异相关。