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通过挖掘传播疾病的采采蝇(tsetse fly)的基因组,研究人员揭示出了使得它具有独特生物学并能够向人类和动物传播疾病的遗传适应机制。这一研究被选为封面故事发表在4月25日的《科学》(Science)杂志上。
生物通报道 通过挖掘传播疾病的采采蝇(tsetse fly)的基因组,研究人员揭示出了使得它具有独特生物学并能够向人类和动物传播疾病的遗传适应机制。这一研究被选为封面故事发表在4月25日的《科学》(Science)杂志上。
采采蝇可以在人类和牲畜中传播,分别引起人类非洲锥虫病(也叫做昏睡病)和那加那加病(Nagana)。在整个撒哈拉以南非洲地区,当前有7000万人面临着致命感染的危险。人类非洲锥虫病是世界卫生组织(WHO)列表中被忽视的一种热带病,自2013年以来其成为了根除的一个目标。了解采采蝇,破坏其传播疾病的能力是这一运动中必不可少的一个组成部分。
这一传播疾病的飞蝇形成了一些独特且不同寻常的生物途径来追踪并感染它的猎物。其高级的感官系统使得不同的采采蝇物种能够通过嗅觉或视觉来追踪潜在宿主。这项研究列出了一份负责重要过程的部件清单,为设计出一些预防策略减少人类非洲锥虫病以及采采蝇传播的其他疾病所造成的死亡和疾病数量开启了新的大门。
论文的共同资深作者、韦尔科姆基金会桑格学院研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)的Matthew Berriman博士说:“采采蝇携带着一种潜在致命的疾病,给一些国家带来了巨大的经济负担,这些国家不得不迫使农民去养育生产力降低但更能抵抗锥虫的家畜。我们的研究将加速旨在利用采采蝇不同寻常生物学的相关研究。我们了解的越多,越是能够更好地识别出其弱点,利用它们来控制人类非洲锥虫病流行区域的采采蝇。”
这一由来自18个国家78家研究机构的146名科学家组成的研究小组,对采采蝇的基因组以及其控制蛋白质活性的12,000种基因进行了分析。整个项目历时十年完成,为采采蝇研究团体提供了一个可免费获取的资源,将加速这一遭受忽视的研究领域开发出改进的采采蝇控制策略(延伸阅读:Nature发布单细胞基因组学新技术 )。
采采蝇与果蝇有亲缘关系,但它的基因组是果蝇的2倍大。在其基因组中有一些基因导致了它不同寻常的生物学。采采蝇的生殖生物学尤其不寻常:不同于大多数的昆虫产卵,它生成活体幼虫,并用专门的腺体来喂养幼虫让幼虫发育长大。
研究人员发现一组视觉和气味蛋白似乎驱动了采采蝇的一些重要行为反应,例如寻找宿主或配偶。他们还揭示出感光基因rh5,这一未知的环节解释了为何采采蝇被蓝/黑色所吸引。这一行为已被广泛利用于开发出一些陷阱来减少疾病传播。
论文的共同资深作者、耶鲁大学Serap Aksoy 博士说:“尽管人类非洲锥虫病影响了撒哈拉以南非洲地区成千上万的人们,缺少采采蝇全基因组生物学图谱成为了鉴别弱点的一个主要障碍。这一跨越非洲、欧洲、北美和亚洲的研究团体为应对破坏性的昏睡病传播创造了一个有价值的研究工具。”
采采蝇有一些唾液分子,是其吸食血液必不可少的武器。研究小组发现了一个基因家族:tsal基因在采采蝇唾液腺中尤为活跃。这使得采采蝇能够抵抗来自宿主的阻碍吸血的反应。在与Science论文同时完成的8篇研究论文中,更详细地探讨了这个以及其他的一些研究发现。
世界卫生组织热带病研究与培训特别项目主任John Reeder 博士说:“这一信息对于开发出一些新工具来减少或甚至是消灭采采蝇将非常有用。非洲昏睡病的研究正在开展之中,我们非常高兴能够帮忙将这么多的研究小组聚集到一起,为近在眼前的一个共同目标——消灭这一致死性的疾病共同努力。”
(生物通:何嫱)
生物通推荐原文摘要:
Genome Sequence of the Tsetse Fly (Glossina morsitans): Vector of African Trypanosomiasis
Tsetse flies are the sole vectors of human African trypanosomiasis throughout sub-Saharan Africa. Both sexes of adult tsetse feed exclusively on blood and contribute to disease transmission. Notable differences between tsetse and other disease vectors include obligate microbial symbioses, viviparous reproduction, and lactation. Here, we describe the sequence and annotation of the 366-megabase Glossina morsitans morsitans genome. Analysis of the genome and the 12,308 predicted protein–encoding genes led to multiple discoveries, including chromosomal integrations of bacterial (Wolbachia) genome sequences, a family of lactation-specific proteins, reduced complement of host pathogen recognition proteins, and reduced olfaction/chemosensory associated genes. These genome data provide a foundation for research into trypanosomiasis prevention and yield important insights with broad implications for multiple aspects of tsetse biology.
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