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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
人類瘧疾寄生蟲惡性瘧原蟲的 var 基因由於其極端多樣性（由高重組率產生）給群體遺傳學家帶來了挑戰。這些基因編碼一種稱為 PfEMP1 的初級抗原蛋白，該蛋白在受感染的紅血球表面表達並引發保護性免疫反應。 Var 基因序列的特徵是明顯的鑲嵌現象，無法使用需要分叉樹狀演化關係的傳統系統發育工具。我們提出了一種新方法，可以識別高度可變區域（HVR），然後將每個 HVR 映射到一個複雜的網絡，其中每個序列都是一個節點，如果兩個節點共享顯著長度的精確匹配，則兩個節點被連結。在這裡，自由重組的 var 基因網絡預計具有均勻的隨機結構，但對重組的限制將產生我們使用隨機區塊模型識別的網路社群。我們在合成資料上驗證了該方法，表明它可以正確恢復受約束重組的群體，然後將其應用於 var 基因的 Duffy Binding Like-alpha (DBL alpha) 結構域。我們發現 9 個 HVR，其網路社群以獨特的方式映射到已知的 DBL α 分類和臨床表型。我們表明，一些 HVR 的重組約束是相關的，而另一些則是獨立的。這些發現表明，這種微模組結構促進了相鄰鑲嵌區域的獨立進化軌跡，使寄生蟲能夠保留蛋白質功能，同時產生巨大的序列多樣性。因此，我們的方法提供了一種嚴格的方法來分析 var 基因的進化限制，而且也足夠靈活，可以輕鬆地更廣泛地應用於任何高度重組的序列。