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理解人畜共患病病原体如何在储存宿主之间发生多样化，仍然是进化生物学和传染病研究中的核心问题。在此，我们以问号钩端螺旋体（Leptospira interrogans）为模型来探讨这一挑战；该菌是一种全球分布的细菌性病原体，具有极其广泛的动物储存宿主范围。在界定出13个与血清群大体对应的不同基因群后，我们选择了与宿主适应性极强的啮齿动物相关谱系——该谱系在患者中更常与致死性结局相关——以及牛相关谱系进行进一步分析。通过整合多组学分析与宿主特异性感染实验的综合研究方法，我们发现这两个基因群沿着与宿主专化相关的不同进化轨迹演化。基因组学分析表明，专化基因群的遗传多样性较低，其特征包括膜相关基因和信号传导基因的分化，以及宿主适应性功能的获得。基因表达和蛋白质产量的变化揭示了不同的调控程序，其中啮齿动物传播谱系主要影响毒力通路，而牛传播谱系则主要影响应激反应。与此一致的是，与牛传播谱系相比，啮齿动物传播谱系对人类上皮屏障完整性造成更大破坏，并诱导出较弱的宿主依赖性巨噬细胞炎症反应。总体而言，这些发现揭示了这一重要人畜共患细菌不同的宿主适应策略及显著的进化可塑性，突显了种内异质性在塑造宿主专化中的核心作用。
宿主适应驱动细菌性人畜共患病原体的基因组进化与毒力多样化 | bioRxiv
宿主适应驱动细菌性人畜共患病原体的基因组进化与毒力多样化
Alexandre Giraud-Gatineau，Kenneth Weke，Rania Ouazahrou，Francisco Pulido，Marc Monot，Nadia Benaroudj，Frederic Veyrier，Helena Petrosova，Mathieu Picardeau
doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.29.734755
Alexandre Giraud-Gatineau 1 巴斯德研究所； 通讯作者：alexandre.giraud.gatineau{at}gmail.com
Kenneth Weke 2 维多利亚大学；
Rania Ouazahrou 1 巴斯德研究所；
Francisco Pulido 3 INRS-Armand-Frappier 研究所
Marc Monot 1 巴斯德研究所；
Nadia Benaroudj 1 巴斯德研究所；
Frederic Veyrier 3 INRS-Armand-Frappier 研究所
Helena Petrosova 2 维多利亚大学；
Mathieu Picardeau 1 巴斯德研究所；
摘要
理解人畜共患病原体如何在不同储存宿主之间发生分化，仍然是进化生物学和传染病研究中的核心问题。在本研究中，我们以问号钩端螺旋体（Leptospira interrogans）为模型来探讨这一问题；该菌是一种全球分布的细菌性病原体，具有极为广泛的动物储存宿主范围。在界定出13个与血清群大体对应的不同基因群后，我们选择了高度宿主适应、与啮齿动物相关的谱系——该谱系在患者中更常与致死性结局相关——以及与牛相关的谱系，进行进一步分析。通过整合多组学分析与宿主特异性感染实验的综合研究方法，我们发现这两个基因群沿着与宿主专化相关的不同进化轨迹演化。基因组学分析表明，专化的基因群在遗传上多样性较低，其特征包括膜相关基因和信号传导基因的分化，以及宿主适应性功能的获得。基因表达和蛋白质产生的变化揭示了不同的调控程序：在啮齿动物来源谱系中，主要影响毒力通路；而在牛来源谱系中，主要影响应激反应。与此一致，相较于牛来源谱系，啮齿动物来源谱系更能破坏人体上皮屏障的完整性，并诱导较弱的、依赖宿主的巨噬细胞炎症反应。总体而言，这些发现揭示了这一重要人畜共患细菌中不同的宿主适应策略及其显著的进化可塑性，并强调了种内异质性在塑造宿主专化中的核心作用。
利益冲突声明
已声明的资助信息
美国国立卫生研究院，P01 AI 168148
加拿大自然科学与工程研究委员会（NSERC）Discovery Grant
加拿大自然科学与工程研究委员会（NSERC）Early Career Supplement Grant，DGECR-2026-00389
版权
本预印本的。
本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议提供。
发表于 2026年6月29日。
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宿主适应驱动细菌性人畜共患病原体的基因组进化与毒力多样化
Alexandre Giraud-Gatineau，Kenneth Weke，Rania Ouazahrou，Francisco Pulido，Marc Monot，Nadia Benaroudj，Frederic Veyrier，Helena Petrosova，Mathieu Picardeau
bioRxiv 2026.06.29.734755； doi：https://doi.org/10.64898/2026.06.29.734755
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.29.734755v1?rss=1
🏷️ 宿主适应 人畜共患病 钩端螺旋体 基因组进化 毒力多样化 多组学分析