武汉病毒所蝙蝠飞行和免疫适应进化基因组学研究获进展

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武汉病毒所蝙蝠飞行和免疫适应进化基因组学研究获进展

2013.1.31

　　近期，由5个国家9个实验室组成的联合研究团队解析了2种蝙蝠的全基因组序列。这2种蝙蝠分别来自澳大利亚的大蝙蝠狐蝠（Pteropus.alecto）和中国的小蝙蝠大卫鼠耳蝠（Myotis.davidii）。分析结果提供了蝙蝠飞行、免疫系统及其它独特生物学特性的适应性进化的生物信息学证据。相关成果发表于2012年12月20发表于Science。武汉病毒所为共同第一完成单位，新发病毒课题组的石正丽、周鹏和吴利军参加了这项工作。

　　蝙蝠隶属于翼手目（Chiroptera）分两个亚目：大蝙蝠亚目（Megachiroptera）和小蝙蝠亚目（Microchiroptera）。其物种丰富，分布广泛，是地球上仅次于啮齿类的第二大哺乳动物，也是唯一具有飞行能力的哺乳动物。除此之外，蝙蝠还具有独特的生物学特性，例如回声定位、冬眠、特殊的生活环境等。已有的研究表明，飞行需要强烈的氧化磷酸化（OXPHOS）以保持较高的能量代谢水平。但是在代谢过程中的副产物如活性氧分子（ROS）会引起DNA损伤及细胞凋亡。通过对蝙蝠基因组分析发现，一系列参与DNA修复的相关基因如ATM, DNA-PKc, RAD50等受到了很强的正向选择。与蝙蝠飞行相关的COL3A1和肌肉收缩的CACNA2D1基因也发生了快速的进化。

　　近年来，蝙蝠作为多种高致病性新发病毒的自然宿主而引起人们的关注，这些病毒包括SARS冠状病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒、狂犬病毒、埃博拉病毒和马尔堡病毒等。然而，自然和人工感染烈性病毒的蝙蝠却很少呈现临床症状，且能在短期内清除病毒，只产生低滴度的抗体。其中一种假设认为，蝙蝠具有独特的免疫系统，能够抑制病毒在体内的复制。该文通过对蝙蝠天然免疫系统中相关基因的研究发现，NF-KB家族中c-REL基因受到了正向选择，并且其关键作用位点发生突变。在其它哺乳动物中识别外源微生物和促形成炎症体中发挥重要功能的PYHIN基因家族在两种蝙蝠基因组中完全缺失。自然杀伤细胞（NK）的两种受体分子 KIR和KLR在澳大利亚狐蝠中完全丢失，而在大卫鼠耳蝠中则形成假基因。这些结果预示着蝙蝠天然免疫系统可能有别于人类和其它哺乳动物。

　　该文通过对两种蝙蝠的比较基因组学研究，为揭示蝙蝠起源、遗传、进化、免疫及其它生物学特性提供了重要的理论依据。