[00099097]日本血吸虫基因组注释与寄生性适应研究的数据挖掘

血吸虫病是一种全球性的热带寄生虫疾病，其影响范围超过2亿人，而日本血吸虫是引起血吸虫病的三种主要病原体中的一种。该项目对日本血吸虫完整基因组序列进行了报道，对其中包含的功能信息进行了注释，从病原宿主相互作用角度对其进行深入功能研究，获得了一系列的发现。所取得的研究成果包括：建立了分析冠轮动物次亚界物种的模型近年来进化生物学方面的研究认为动物界可分为五大类，扁盘动物(Placozoa)、胞动物(Cnidaria)、蜕皮动物(Ecdysozoa)、后口动物(Deuterostomia)与冠轮动物(lophotrochozoa)。冠轮动物次亚界包含约一半的动物物种，但对此亚界相关物种基因组水平的研究几乎是空白。该项目基于基因组信息对日本血吸虫的系统发育进行了深入分析，并建立了一个可借鉴的对基因组结构、生物学功能与进化历程进行分析的模型。为了解动物演化中的早期事件、尤其是身体模式的确定及组织发育成器官的过程提供了新视角。国际首次报道日本血吸虫全基因组序列与功能注释日本血吸虫全基因组总长约397兆碱基，实际测序了23亿碱基进行拼接。其基因组中含有13469个编码蛋白的基因，编码区约占基因组4%。课题组对所编码的蛋白基于GO分类体系进行了功能注释，并进行了直系同源基因分析，对于一些特定基因还深入进行了功能实验。有关成果以封面论文形式发表在《Nature》杂志上。由于日本血吸虫没有已测序的近缘物种基因组参数可作为参考，且当时自身没有足够的基因预测训练数据集，因此无法采用已有的基因预测算法进行基因预测。该项目对原有基因预测软件Exonhunter进行了技术创新与改写。使其可以从任一远缘基因组参数开始，通过循环预测、训练外显子识别参数的创新思路，解决了上述难题。这在基因预测技术上属国际创新，其预测准确度和精确度评估结果优于当时所有同类软件，相关成果发表在《NucleicAcidsResearch》杂志上。从基因组水平对日本血吸虫与宿主的相互作用关系进行了阐释对日本血吸虫基因组的分析发现其在进化中发生了许多与其营寄生生活密切相关的事件，如显著的蛋白结构域丢失、发育与代谢水平的改变、侵入与营养获取等。但经过分子水平的功能调整，其仍然可顺利侵入宿主，并可正常获得营养生长并与环境及宿主进行相互作用。如与其它种类血吸虫含有多个与入侵有关的重要基因弹力蛋白酶基因相比，日本血吸虫只有一个。进化分析其相对原始，且在侵入哺乳动物皮肤过程会表达。而经过代谢途径重构发现日本血吸虫有许多与寄生有关的代谢改变。另如日本血吸虫虽然没有胰岛素及类胰岛素因子，但其胰岛素受体与哺乳类同源基因高度相似，可能利用宿主(人)的胰岛素等。该项目所做工作对了解血吸虫的分子结构、与宿主互动方式以及未来开发该类疾病特定药物和疫苗提供了重要基础，同时建立的基因预测方法与冠轮动物次亚界物种的研究模型对相关研究也有重要参考价值。