全基因组重测序探索刚地弓形虫致病基因

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安徽医科大学研究人员携手诺禾致源重测序团队，通过对2种刚地弓形虫的全基因组重测序变异检测研究，

从基因组水平解释了2种虫株产生表型差异的原因，为弓形虫病的治疗和疫苗研发提供了理论依据。

该研究成果发表于2015年10月的BMC Genomics杂志（IF: 3.986）。

研究背景

刚地弓形虫（Toxoplasma gondii Nicolle&Manceaux, 1908）寄生于人和许多种动物的有核细胞，但只能在猫科动物的肠道内繁衍，能够引起人畜共患的弓形虫病。与北美和欧洲群体遗传结构不同，Chinese 1 (ToxoDB#9)是中国的弓形虫优势基因型。在Chinese 1型弓形虫中，Wh3（强毒株）和Wh6（弱毒株）对小鼠表现出了不

同的毒力。本研究拟通过全基因组重测序技术，从基因组水平探究两种虫株表型及致病性差异的原因。

研究结果

1 SNP、indel检测及注释与参考基因组比对发现，Wh3中共有505,856个SNPs，30,004个indels；Wh6中共有505,654个SNPs，30,658个indels。进一步分析两样本特有变异，发现Wh3中特有SNP和indels分别位于2847和2452个基因中，Wh6中特有SNP和indels分别位于2868和2613个基因中（图1，图3）。

图1 SNPs、indels的对比分析及分布情况统计

注：a为SNP韦恩图；b为indels韦恩图；c为SNP突变型分布情况；d为编码区indels长度分布情况

图2 CNVs（左）和SVs（右）的分布情况统计

图3 Wh3 （左）和Wh6（右）的全基因组变异情况

图4 I、II、III型弓形虫与Chinese 1型弓形虫的ROP16和GRA15序列比对分析

图5 三种弓形虫虫株的表达模式分析

NGS项目文章

全基因组重测序探索

探索刚地弓形虫毒力相关基因

BMC Genomics

2 CNV、SV检测及注释与参考基因组比对发现，Wh3中共有2320个SVs，1942个CNVs；Wh6中共有4661个SVs，3080个CNVs。其中，Wh3含有85个片段插入（总长度：282,700bp），2995个片段缺失（总长度：4,940,000 bp）；而Wh6含有90个片段插入（总长度：328,800bp），1852个片段缺失（总长度：7,157,700 bp）（图2，图3）。

3 毒力相关因子的变异信息分析通过对与弓形虫毒力和侵染性相关的一系列关键因子（R O P s 、GRAs、MICs、RONs和SAGs）的变异信息分析，发现与其他影响因子相比，GRA3和RON3的编码基因中含有更多的SNPs和indels；其中，G R A 3编码基因含有35个SNPs和2个indels，RON3编码基因含有89个SNPs和6 个indels。同时，与I、II和III型弓形虫相比，Chinese1型弓形虫的ROP16和GRA15表现为多态性的ROP16I/III 和GRA15 II（图4）。

4 qRT-PCR分析

为探究与Wh3和Wh6表型差异相关的基因，分别对Wh3、Wh6和RH这三种虫株进行qRT-PCR分析。与强毒株Wh3相比，发现在弱毒株Wh6中，GRA3和RON3的基因表达量显著上调，而ROM4, profilin, M2AP, AMA1, RON2, RON3和RON4的基因表达量显著下调。

与参考基因组虫株RH相比，在Wh3和Wh6中的SRS9, ROP8,MIC8和RON5的基因表达量均上调，而SAG1, ROP5和ROP18的基因表达量均下调（图5）。