拥有50,​​000年历史基因的复活揭示了疟疾如何从大猩猩跃迁到人类

科学家们首次发现了一系列可能导致世界上最致命的疟原虫从大猩猩跃向人类的事件。惠康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)和蒙彼利埃大学(University of Montpellier)的研究人员重建了大约50,000年的基因序列，该序列由恶性疟原虫的祖先获得，具有感染人类红细胞的能力。

他们发现，rh5基因使这种寄生虫能够在有限的时间内感染大猩猩和人类，从而解释了该突变是如何在分子水平上发生的。研究小组还确定了特定的DNA突变，该突变随后将恶性疟原虫局限于人类。

该研究于今日(2019年10月15日)在PLOS Biology上发表，为世界上最致命的传染病之一如何感染人类提供了合理的分子解释，并且对于更广泛地理解病原体如何能够从一种疾病中跳出来至关重要。种到另一个。

疟疾仍然是全球主要的健康问题，据估计每年导致435,000人死亡，其中61%发生在5岁以下的儿童中。恶性疟原虫是导致最致命形式的疟疾的寄生虫物种，在非洲尤为普遍，2017年占疟疾病例的99.7%*。

恶性疟原虫是一种可以在称为Laverania的家庭中引起疟疾的七种寄生虫之一。这些寄生虫起源于非洲大猿猴，如今仅限于它们自己的特定宿主物种，其中三个寄生虫物种仅限于黑猩猩，而三个则限于大猩猩。第七种恶性疟原虫仅在感染人类之后，大约在50,000年前通过一种称为人畜共患病的过程将宿主从大猩猩转换而来。

所有七个Laverania寄生虫种类的基因组测序发现，已经从一个大猩猩寄生虫，疟原虫adleri转移，以始祖DNA的一部分恶性疟原虫。该DNA序列包括称为rh5的基因。该基因产生蛋白质RH5，该蛋白质与人类红细胞中称为basigin的蛋白质受体结合。

RH5-basigin的相互作用对于恶性疟原虫寄生虫感染人类至关重要。因此，RH5是有希望的疟疾疫苗靶标-如果这种相互作用可以被破坏，则该寄生虫将不再能够入侵人类红细胞并引起疟疾。

为了进一步研究恶性疟原虫的起源，蒙彼利埃大学的研究人员使用祖先序列重建**“复活”了大约50,000年前转移至恶性疟原虫的RH5 DNA序列。祖先rh5基因的合成拷贝是由惠康桑格研究所的科学家在实验室中创建的，在那里可以观察到RH5蛋白的分子相互作用。

研究人员曾预计，转移的RH5蛋白将仅与大猩猩基底蛋白结合，但值得注意的是，该蛋白具有能够与大猩猩和人基底蛋白结合的双重特性。这立即表明了寄生虫如何转换宿主。

这项研究的第一作者兼惠康大学桑格研究所的研究员Francis Galaway博士说：“这一祖先的RH5蛋白能够与人类和大猩猩的红细胞受体basisin结合，这一事实立即提供了分子解释。恶性疟原虫如何进化来感染人类。”

随后，研究人员能够鉴定出恶性疟原虫的原始RH5序列与当前序列之间的六个差异。发现这些突变之一导致与大猩猩basigin结合的能力完全丧失，这解释了恶性疟原虫是如何限制于人类的。

蒙彼利埃大学的Franck Prugnolle博士说：“能够'复活'祖先基因(例如使恶性疟原虫从大猩猩跃迁到人类的基因)令人着迷。我们不仅发现了物种寄主的转变方式，已经发生，但是个别突变将恶性疟原虫限制在单一宿主物种内。”

当诸如流感或疟疾之类的疾病以这种方式从动物传播到人类时，被称为人畜共患病。当已经能够感染动物宿主的病原体获得能够使其也感染人类的​​遗传物质时，就会发生这种情况。对于恶性疟原虫疟疾，据认为，当大猩猩细胞同时被两种疟原虫寄生虫感染时，发生了rh5基因的遗传转移，这一事件被称为渗入。当发生渗入时，遗传物质从一个物种交换到另一个物种。

据推测，导致恶性疟原虫从大猩猩跃迁至人类的渗入事件的类型极为罕见。在七个Laverania物种中，比较基因组分析仅显示了大约一百万年间的少数情况，其中DNA序列从一种寄生虫转移到另一种。

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