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真核寄生虫布鲁氏锥虫(*Trypanosoma brucei*)在宿主特化过程中如何重塑其基因组,仍是进化生物学中的一个基本问题。与定殖性细菌基因组中所见一致且系统性的基因丢失不同,驱动细胞外病原体生态位受限的结构变异尚未得到清晰界定。在本研究中,我们构建了布鲁氏锥虫复合群的高分辨率比较结构泛基因组图谱。通过将人类宿主受限的特化型 DAL972 和马属宿主受限的特化型 *Trypanosoma equiperdum* IVM-t1 与保守的 TREU927 骨架进行比较分析,我们阐明了宿主—媒介约束如何决定真核生物的基因组架构。 我们的分析表明,宿主特化受一个协同的空间蓝图所支配,该蓝图将结构变异划分为两条截然不同的进化路径:靶向性的边缘精简与系统性的核心侵蚀。人类特化型 DAL972 在强烈净化选择作用下保留了其核心代谢工具箱,将基因组变异限制在其亚端粒变异表面糖蛋白(VSG)档案库的区室化修剪之中。相反,已完全放弃舌蝇循环传播的马属特化型 IVM-t1,则在内部结构域上表现出多灶性核心侵蚀。我们证明,媒介弃用迫使其种群动态转向严格的无性克隆繁殖。这一转变减弱了净化选择,使得已经过时的昆虫期鞭毛及细胞骨架结构能够通过中性遗传漂变而发生退化。 在染色体边缘,这种结构配置揭示出一个此前未注释的亚端粒储库,其中包含 86 个经谱系验证的反转座子热点(RHS)和催化性 DDE 转座酶结构域,组织成 23 个离散位点。在人类特化型中,这些沉默的重复元件在适应性正选择作用下充当稳定链交换的物理重组锚点。该机制驱动了快速的抗原多样化,同时保护核心基因组免受危险的大尺度重排影响。重要的是,我们通过对这些未注释特化位点进行三级结构建模,将这一宏观尺度的染色体架构与微观尺度的蛋白质组执行联系起来。这种结构层面的转译揭示了一种结构隔离的生物物理机制:谱系特异性突变和决定特异性的位点深埋于疏水性蛋白核心之中,从而使功能分化免于宿主免疫监视。 通过将这些刚性、隐蔽的核心堆积网络与高度可变的表面拼块及动态边界铰链相结合,该寄生虫部署出分层分子拟态,以选择性操纵宿主细胞网络。总体而言,这些发现重新定义了我们对结构与非编码架构作为寄生适应性机械驱动力的理解,并揭示了一条从泛基因组空间变异直达稳定、基于结构的变构药物靶点的直接通路。
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🏷️ 比较泛基因组学 宿主特化 基因组精简 结构变异 布鲁氏锥虫 抗原变异
来源出处
布鲁氏锥虫的比较泛基因组学揭示:人类和马属动物宿主受限谱系中的靶向性或片段性基因组精简驱动了宿主特化
https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.15.732286v1?rss=1