毛霉基因差异表达谱解析及其致病基因的功能分析

毛霉所致毛霉病具有极高死亡率，而血管侵犯是其导致高死亡率的重要原因。毛霉分布广泛，近年来发病率渐呈上升趋势，但目前对其致病机制知之甚少。本研究拟改变以往毛霉表达调控研究只局限于一个或少数基因进行研究的策略，而从基因表达的整体水平出发，采用基于PCR的消减杂交法技术(SSH-PCR)，绘制毛霉全基因组范围的基因表达谱信息，利用遗传背景相似毛霉所具有的迥然不同的致病性质，分析基因表达谱的差异表现特征，通过分子克隆，RNAi等手段技术，鉴定差异表达基因。并采用生物信息学方法分析确定与毛霉菌血管侵犯相关的关键基因，进一步对关键基因进行功能分析，探索它们的对毛霉生物学性状尤其是血管侵犯能力的调控机制。该研究一方面对阐明毛霉血管侵犯分子机制具有重要意义，同时可能为针对毛霉菌的药物研究提供新的合理靶点。

近十余年我国已经陆续有16例特殊的原发性皮肤接合菌病报道(其中6例发生于江苏省)，均由不规则毛霉（Mucor irregularis）（也称多变根毛霉，Rhizomucor variabilis)所引起，令人感兴趣的是，多变根毛霉所引起的原发性皮肤接合菌病未见除中国以外的其它地区报道， 给患者及其家庭造成巨大的痛苦，兼且其极易导致毁容，也会在患者所处的人际环境中引发不安情绪或造成不良的社会影响。因此如果能从分子机制水平提示与多变根毛霉致病相关的毒力因子，并能对其实行有效干预，有望对这类凶险的原发性皮肤接合菌病治疗策略的研究做出有益的尝试。. 本研究利用454GSFLX测序仪，结合 IlluminaSolexa测序技术，完成了多变根毛霉Rhizomucor variabilis的全基因组测序，揭示其为线性基因组34,029,800bp，GC含量37.846%。该基因组中，预测得到21516个开放阅读框 (ORFs)，614个预测蛋白是其特有的，7291个预测蛋白可以归到COG数据库，确定有234个蛋白属于分泌蛋白， 1352个蛋白属于跨膜蛋白，106个蛋白为脂蛋白。多变根毛霉具有完整的Sec分泌系统，及部分Tat分泌途径，其有助于各种初级和次级代谢产物的合成及分泌。通过基因组岛预测分析，发现了18个基因组岛，编码了许多环境适应及次级代谢的相关基因，推测多变根毛霉在进化过程中，通过基因组岛可以把次级代谢途径和环境适应结合起来。多变根毛霉基因组上分布着大量与次级代谢相关的基因，本研究完成了第一个接合菌纲的多变根毛霉基因组草图，它提供了一个丰富的“基因Pool’’，为我们进一步进行多变根毛霉的比较基因组学、环境适应性进化、基因簇功能研究等奠定了基础。本研究还对多变根毛霉的 RNA 样品进行 RNA-Seq 测序，根据RNA-Seq reads在多变根毛霉基因组及基因上的匹配，绘制了多变根毛霉全基因组水平的转录图谱。采用基于PCR的消减杂交法技术(SSH-PCR)初步区得致病相关信息，并从宿主因素进行了讨论。