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鸡球虫病是危害养鸡生产最严重的三大疾病之一,由其引起的经济损失相当惊人。目前控制此病的主要手段是药物防治,然而由于抗球虫药物的滥用,抗药性在世界各国已经是非常普遍的问题。抗球虫药物分为两大类,一类是离子载体类药物,另一类是化学合成药物。本研究以分别对马杜霉素(离子载体类)和地克珠利(化学合成类)敏感的鸡柔嫩艾美耳球虫为参比,利用eDNA阵列、分子杂交技术和生物信息学分析抗性株和敏感株表达谱的差异,从转录水平研究球虫对两种药物的抗性表达谱的变化,初步探索球虫抗药性的分子机理。
cDNA文库的构建。成功构建了高质量的鸡柔嫩艾美耳球虫敏感株和抗马杜霉素株各四个不同发育阶段(未孢子化卵囊、孢子化卵囊、子孢子和裂殖子)的cDNA混合文库,文库随机插入外源cDNA片段的平均长度约为1Kb。为进一步研究球虫抗药性产生的机理、寻找调控生长发育的相关基因、分析代谢途径寻找新药物靶点、筛选保护性抗原基因等研究工作奠定了基础。
大规模EST序列测定。随机挑选9600个cDNA克隆进行3’端测序,最终得到2806条长度大于100bp的高质量3’端EST序列,共拼接出1424个假定独立转录本(TUTs)。目前2806条高质量的EST序列已成功提交至Genbank。
cDNA阵列的制备及抗药性表达谱的分析。筛选独立基因制备了cDNA阵列,以分对马杜霉素和地克珠利敏感的鸡柔嫩艾美耳球虫为参比,利用分子杂交技术和生物信息学分析抗性株和敏感株表达谱的差异。两种抗药性虫株表现出不同的表达谱变化。
马杜霉素抗性株中的差异基因以受抑表达为主:代谢水平的整体下降,能够弥补药物作用引起的ATP过度使用对虫体的影响;转运子同源基因的减量表达也能大大降低能量的消耗:细胞膜的通透性下降,能够有效地阻止药物的进入;一价阳离子通道相关基因的下调表达能够减少钠离子内流,胞内的渗透压不会急剧升高。在受抑表达的同时还有积极的抵抗:入侵能力提高,有利于虫体进入宿主细胞,减少高药物浓度的伤害;一些与细胞生长和修复有关的基因上调表达,提高了虫体细胞膜的强度,增强了虫体细胞对恶劣环境的抵抗力,从而降低高渗透压使细胞崩解的几率。
目前地克珠利明确的药物作用机理还不清楚,本研究对地克珠利抗药性表达谱的分析只能限制于对表达谱的客观描述。地克珠利抗性株子孢子和裂殖子阶段,差异基因很少并且主要为未知基因。差异基因主要集中在孢子化卵囊和未孢子化卵囊阶段,呼吸链相关基因在这两个阶段均呈现出规律性的低丰度表达的趋势。在孢子化卵囊阶段许多蛋白质代谢水平以及糖代谢水平上的上调表达,这是一种积极的抵抗形式。鸟苷五磷酸磷酸水解酶同源基因在地克珠利抗性株和马杜霉素抗性株的孢子化卵囊阶段均特异性上调表达,能够使虫体减少不必要的能量消耗,是一种抵抗恶劣环境的代偿性表现。
由于所能获得的生物信息学的信息量的限制,还有许多差异基因功能朱知。相信随着生物信息学和球虫分子生物学的不断发展,未知功能基因研究的广泛开展,鸡柔嫩艾美耳球虫抗药性研究也会不断深入。