哺乳動物先天免疫模式識別受體PRRs適應性進化研究.pdf

1、現(xiàn)生哺乳動物廣泛分布在陸地、空中、水中和地下等生境中，面臨著不同的病原微生物，經過世代的繁衍，它們已經進化出了自己特異的免疫適應機制。其中，先天免疫作為免疫防御的第一道防線，通過模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)直接與病原相互作用。然而整個哺乳動物PRRs適應性進化模式還不夠清楚。鑒于此，本文選取20個PRRs基因，主要探索先天免疫在進化過程中，不同類群受正選擇情況以及驅動它們產生適應性

2、改變的主要驅動力。
　　20個PRRs基因包括TLRs家族的10個成員（TLR1-10）、CLRs家族的3個成員(Dectin1、Dectin2、MINCLE)、RLRs家族所有成員(LGP2、MDA5、RIGI)和NLRs家族的4個成員（NLRP3、NLRX1、NOD1、NOD2）。PAML選擇壓力分析結果顯示，PRRs整體都受到強烈地純化選擇(purify selection)，其中TLRs受純化選擇作用比non-TLRs弱。

3、雖然PRRs整體受到強烈的純化選擇，但是在一些氨基酸位點和類群中產生了適應性改變。其中在細菌型TLR4，病毒型TLR8、TLR9以及NLRs家族的NOD2中正選擇信號最為強烈。此外，在對“食性”、“生存環(huán)境”、“種群大小”三種環(huán)境因子做branch model分析時顯示，生存環(huán)境是驅使哺乳動物中PRRs適應模式多樣化的主要的因素，其中海洋哺乳動物ω值顯著升高。
　　另外，我們在48個中國江豚（finless porpoise，Ne

4、ophocaena phocaenoides）個體中鑒定出了164個TLRs基因的SNP位點，種群分析發(fā)現(xiàn)細菌型TLRs比病毒型TLRs擁有更豐富的遺傳多態(tài)性，其中TLR4遺傳多態(tài)性水平最高，病毒型TLR7多態(tài)性水平最低。不同類群中，NAS（N.a.sunameri）遺傳多態(tài)性水平均比NAA（N.a.asiaeorientalis）和NPP（N.p.phocaenoides）要高，印證了黃海種群(NAS)最為古老。淡水類群與海水類群雖然

5、存在分化(NAA-NAS:FST=0.023，p＜0.05)，但聚類結果卻不能完全將淡水類群與海水類群中分離開，這可能與江豚類群間的分化是近期事件有關。為了驗證江豚類群間的分化是為了適應特定環(huán)境產生的分子信號，我們用離群位點分析鑒定正選擇位點。結果一共篩選出了6個受強烈正選擇作用的位點(TLR2:52N513K;TLR5:10998D、110I232V、113M300T、116I673N;TLR7:130R634V)，這些位點不僅被2種

6、方法檢測到，而且至少在2個對比組中有檢測到。其中TLR5信號最為強烈，顯著偏離中性進化(Tajima's D=-2.102，P=0.000)。將這些位點定位到蛋白的三及結構上，發(fā)現(xiàn)這些離群位點都落在TLRs蛋白的重要功能域，比如:病原結合區(qū)域或是直接識別病原的亮氨酸重復區(qū)(leucine-rich repeat region，LRR)區(qū)域。
　　本文不僅在哺乳動物水平對PRRs上進行全面的進化分析，揭示不同家族的進化格局;而且進一