以流行南美的引起所謂“蟲(chóng)癌”的寄生原蟲(chóng)-枯氏錐蟲(chóng)為代表的糞傳型錐蟲(chóng)是重要的人獸共患寄生蟲(chóng)，主疫區(qū)南美洲感染枯氏錐蟲(chóng)人群約7百多萬(wàn)，不但嚴(yán)重危害患者健康而且嚴(yán)重危及公共衛(wèi)生安全。由枯氏錐蟲(chóng)感染引起的南美錐蟲(chóng)病，也稱(chēng)恰加斯病，可導(dǎo)致病人心臟衰竭和消化功能喪失，在治療不力的情況下，死亡率高達(dá)100%，是世界衛(wèi)生組織嚴(yán)密監(jiān)控和致力消滅的六大熱帶病之一。路氏錐蟲(chóng)是糞傳型錐蟲(chóng)的另一重要代表，呈全球性分布，可感染人和大鼠，在人群中的流行情況目前仍在評(píng)估中。
RNA編輯的發(fā)現(xiàn)始于錐蟲(chóng)動(dòng)基體，是生物遺傳信息傳遞中心法則的重要補(bǔ)充。由于錐蟲(chóng)動(dòng)基體基因組的組成（含近百種環(huán)形DNA分子）和轉(zhuǎn)錄過(guò)程（一個(gè)基因需要一個(gè)信使RNA前體和若干指導(dǎo)RNA）十分復(fù)雜，成為核外基因組學(xué)研究的一個(gè)難點(diǎn)。尤其是糞傳型錐蟲(chóng)，其動(dòng)基體基因轉(zhuǎn)錄組的系統(tǒng)性研究仍處空白。
生命科學(xué)學(xué)院賴(lài)德華、倫照榮和屈良鵠教授團(tuán)隊(duì)，與捷克科學(xué)院院士Julius Luke?教授以及英國(guó)Salford大學(xué)Hide教授合作，另辟途徑，以新型人獸共患病原體路氏錐蟲(chóng)為材料，歷時(shí)數(shù)年，揭示其具有兩類(lèi)不同結(jié)構(gòu)特征的動(dòng)基體小環(huán)DNA，且兩類(lèi)小環(huán)均編碼必需的指導(dǎo)RNA（guide RNA，gRNA），并確證這一特征為糞傳型錐蟲(chóng)所特有（圖1）。合作團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了路氏錐蟲(chóng)動(dòng)基體關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)錄本的RNA編輯圖譜，并推演出錐蟲(chóng)科物種在動(dòng)基體基因組演化中，曾發(fā)生以小環(huán)序列為演化的熱點(diǎn)，經(jīng)歷序列重排和拷貝數(shù)增加等重大事件（圖2）。該研究成果揭示了糞傳型錐蟲(chóng)的動(dòng)基體基因組轉(zhuǎn)錄和RNA編輯的重要特征以及錐蟲(chóng)科物種的演化規(guī)律，填補(bǔ)了糞傳型錐蟲(chóng)相關(guān)研究的國(guó)際空白，也為相關(guān)病原體的檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)、防治措施制定和預(yù)警依據(jù)提供了關(guān)鍵的理論支撐。
圖1 路氏錐蟲(chóng)動(dòng)基體小環(huán)DNA的特征 A）小環(huán)長(zhǎng)度；B）小環(huán)的兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型；C）保守區(qū)的序列特征；D）在三個(gè)地理分離株中的組成保守性
圖2 基于錐蟲(chóng)科物種的動(dòng)基體（線(xiàn)粒體）小環(huán)DNA保守區(qū)的系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)和小環(huán)DNA結(jié)構(gòu)特征比較
題為“Novel organization of mitochondrial minicircles and guide RNAs in the zoonotic pathogen Trypanosoma lewisi”的研究成果已在Nucleic Acids Research雜志（IF2019:11.147，中科院生物學(xué)1區(qū)Top，生化與分子生物學(xué)1區(qū)）在線(xiàn)發(fā)表。該研究詳細(xì)分析了人獸共患病原體-路氏錐蟲(chóng)（Trypanosoma lewisi）的動(dòng)基體（kinetoplast，相當(dāng)于其它真核生物的線(xiàn)粒體）基因組組成、結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄過(guò)程的RNA編輯模式，揭示了錐蟲(chóng)科物種的動(dòng)基體基因組演化特征、可能的重大演化事件和演化熱點(diǎn)區(qū)（圖2）。
我校生命科學(xué)學(xué)院為該研究的第一完成單位，生命科學(xué)學(xué)院博士研究生李素瑾為該論文第一作者，賴(lài)德華副教授為該論文通訊作者。本項(xiàng)工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)國(guó)際合作研究項(xiàng)目(31720103918)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31672276和31772445)和廣東省杰出青年科學(xué)基金（2016A030306048）項(xiàng)目的資助。
