廖成水，陳耀華，王曉利，程相朝

人類或動物因生食或食用未熟含旋毛蟲的肉類及肉制品而感染引起旋毛蟲病，主要臨床表現(xiàn)為胃腸道、發(fā)熱、眼瞼水腫和肌肉疼痛等癥狀。旋毛蟲易感物種超過150多種，包括所有哺乳動物、鳥類及脊椎動物，我國超過4 000萬人存在旋毛蟲感染的危險[1]。感染初期不出現(xiàn)明顯可見的臨床體征變化，不易進(jìn)行及時、正確的診斷和治療，重度感染可致死亡。旋毛蟲病不僅給畜牧業(yè)產(chǎn)品帶來重大經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重威脅公共衛(wèi)生安全。自1822年首次在人體報道旋毛蟲至今已發(fā)現(xiàn)了14種旋毛蟲[2]，然而目前尚未見旋毛蟲病的有效防治方法，其根源在于旋毛蟲致病機(jī)制不詳。

基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等技術(shù)是系統(tǒng)生命科學(xué)研究的重要手段。隨著高通量測序、質(zhì)譜、色譜、核磁共振和生物信息學(xué)等技術(shù)不斷發(fā)展和完善，組學(xué)技術(shù)在病原體-宿主互作研究中的應(yīng)用日益增加，對闡明病原體生物學(xué)、感染和宿主免疫以及早期診斷標(biāo)志物、藥物靶標(biāo)和候選疫苗的篩選等方面奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)[3]。本文主要綜述了基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等技術(shù)在旋毛蟲領(lǐng)域研究中的應(yīng)用及的研究進(jìn)展(表1)，以期為后續(xù)旋毛蟲的生長發(fā)育、感染以及致病機(jī)制研究提供參考依據(jù)。

表1 組學(xué)技術(shù)在旋毛蟲研究中的應(yīng)用進(jìn)展Tab.1 Summary of the application of omics technology in Trichinella research

1 基因組學(xué)

基因組學(xué)是對物種整個基因組(核、線粒體)進(jìn)行核苷酸序列結(jié)構(gòu)、基因定位及功能分析的研究。2011年Mitreva等首次公布了旋毛蟲T1 ISS195株的基因組大小為64 Mb，顯著低于具有20 140個基因的秀麗隱桿線蟲，可編碼蛋白15 808個基因，占26.6%[4]。旋毛蟲T1、T2、T3、T5、T7、T10、T11、T12、基因型T6、基因型T8、基因型T9和偽旋毛蟲T4的基因組大小為46.1～51.5 Mb，編碼11 006～16 067個蛋白，每個基因片段長度為2 071～3 169 bp，重復(fù)序列占6.7%～21.8%[5]?；蛐蚑9的重復(fù)率最低，只有6.7%。ISS3株基因組的核心必需基因、重復(fù)基因和GC含量與ISS195株基本相同，但I(xiàn)SS3株基因組為50 Mb，且只有14 745個基因。Liu等報道偽旋毛蟲T4 ISS13株的基因組為68.90 Mb，但可編碼蛋白少于ISS195株，只有12 682個基因[6]。旋毛蟲的染色體與非寄生線蟲相比發(fā)生內(nèi)部重排，死亡相關(guān)蛋白質(zhì)家族多于出生相關(guān)蛋白。15%的秀麗隱桿線蟲基因構(gòu)成操縱子，但旋毛蟲基因組未發(fā)現(xiàn)操縱子。旋毛蟲基因組的公布不僅為研究旋毛蟲生物學(xué)特性提供了寶貴的資源，而且從中獲得了線蟲譜系和物種進(jìn)化中起決定性作用的分子元素。

DNA甲基化在不同條件下調(diào)節(jié)基因表達(dá)中起著重要作用，是寄生線蟲生命周期階段轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。旋毛蟲生活史包括寄生宿主腸道和肌肉的成蟲、肌幼蟲和新生幼蟲3個時期。Gao等利用MethylC-seq技術(shù)證實(shí)了旋毛蟲T1 ISS534株基因組存在DNA甲基化[7]，成蟲、肌幼蟲和新生幼蟲分別存在1.59%、1.22%和0.01%的甲基化。DNA甲基化是旋毛蟲生活史轉(zhuǎn)換的一種機(jī)制，從新生到成熟過程中DNA甲基化急劇增加。旋毛蟲DNA甲基化是首次報道線蟲的DNA甲基化現(xiàn)象，使人們重新認(rèn)識了線蟲發(fā)展演化進(jìn)程。

正選擇基因是旋毛蟲病藥物和疫苗開發(fā)的潛在靶點(diǎn)，與豬鞭蟲、馬來絲蟲、錫蘭鉤蟲和秀麗隱桿線蟲基因組相比，旋毛蟲的986個基因?yàn)檎x擇基因[8]，其中57個正選擇基因參與代謝、信號和胞漿DNA傳感通路以及與低氧和宿主毒性代謝、肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化、細(xì)胞周期停滯、保姆細(xì)胞形成中的DNA修復(fù)過程、抗凋亡因子、免疫調(diào)節(jié)和表觀遺傳過程的調(diào)節(jié)等相關(guān)，從而改變宿主代謝，在宿主形成保姆細(xì)胞。這項(xiàng)研究解析了旋毛蟲寄生宿主內(nèi)生物適應(yīng)進(jìn)化的機(jī)制。

2 轉(zhuǎn)錄組學(xué)

轉(zhuǎn)錄組學(xué)是在整體水平上研究細(xì)胞中基因全部轉(zhuǎn)錄RNA(主要是mRNA、非編碼RNA、tRNA、rRNA)的總和，即從RNA水平研究基因的結(jié)構(gòu)、功能、轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律及基因表達(dá)特征。表達(dá)序列標(biāo)簽(expressed sequence tag，EST)技術(shù)、基因表達(dá)譜芯片技術(shù)和RNA-seq高通量測序技術(shù)是轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究的主要方法。劉明遠(yuǎn)等從成蟲和新生幼蟲cDNA表達(dá)文庫及差減文庫中獲得26條DNase Ⅱ家族基因，其中15條在新生幼蟲轉(zhuǎn)錄表達(dá)[9]。偽旋毛蟲成蟲焦性谷氨酰胺肽酶1樣基因和6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯酶樣基因高表達(dá)，而絲氨酸蛋白酶在新生幼蟲高表達(dá)[10]。在肌幼蟲中蛋白酶體激活物復(fù)合亞單位3樣基因和21 kDa分泌蛋白樣基因呈高表達(dá)，成為鑒別旋毛蟲和偽旋毛蟲的候選基因。

Makedonka Mitreva等利用EST技術(shù)得到10 130個旋毛蟲ESTs，3個時期存在3 262個轉(zhuǎn)錄基因，成蟲、肌幼蟲和新生幼蟲分別為995、1 908和1 046個[11]。與秀麗隱桿線蟲存在大量反式剪接相比，旋毛蟲ESTs僅有少量的反式剪接，且不含線蟲經(jīng)典的SL1和SL2反式剪接前導(dǎo)RNA序列，但具有16種特異的反式剪接前導(dǎo)RNA[12]。旋毛蟲T1 ISS534株1 500萬個序列標(biāo)簽和9 969個基因的表達(dá)數(shù)據(jù)中，45%以上基因編碼蛋白與入侵和免疫調(diào)節(jié)相關(guān)[13]。其中DNase Ⅱ、絲氨酸蛋白酶、蝦紅素蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶抑制劑等蛋白酶基因占優(yōu)勢。

microRNAs(miRNAs)在基因調(diào)控和基因進(jìn)化保守分子中具有重要作用。Padmashree等從旋毛蟲25 368條EST、1條基因組測序序列和35 787條核苷酸序列數(shù)據(jù)庫得到11種miRNAs[14]。與秀麗隱桿線蟲相比，從115個sRNA得到11個保守miRNA。與馬來絲蟲相比，從130個sRNA得到12個保守miRNA，多出的一個是Trs-miR-0001，屬于含有12個前體的新型miRNA[15]。miR-1和let-7分別是第1和第2大家族miRNAs，而miR-81和miR-82只有11和26拷貝數(shù)。miR-1、let-7、miR-72、miR-87和miR-124在肌幼蟲時期具有較高拷貝數(shù)。旋毛蟲感染小鼠血清中共發(fā)現(xiàn)let-7、miR-9、miR-1和miR-7 4個旋毛蟲miRNA[16]。Ma等發(fā)現(xiàn)感染30 d小鼠血清miR-467a-3p、miR-467d-3p、miR-376b-3p、miR-664-3p和miR-292a-5p顯著增高[17]，這些miRNAs對宿主旋毛蟲病有特異性的血清學(xué)診斷價值。

Liu等報道213個旋毛蟲特有的新miRNA，其中21個保守的miRNA與后生動物miRNA家族相似[18]。tsp-Novel-21、tsp-Novel-50a-3p和tsp-Novel-50b-3p主要分布在成蟲，tsp-Novel-46主要集中肌幼蟲，而tsp-Novel-108和tsp-Novel-83在3個時期均勻有較高豐度。tsp-Novel-46在成蟲和新生幼蟲表達(dá)量相對較低，但其調(diào)控6 d成蟲ESPs中絲氨酸蛋白酶、顆粒蛋白和幾種假定蛋白的表達(dá)，如Tsp_04734、Tsp_04685和Tsp_04680[19]。旋毛蟲3個時期發(fā)現(xiàn)少量內(nèi)源性小干擾RNA，主要來源于天然反義轉(zhuǎn)錄物和轉(zhuǎn)座元件[18]，而ISS534株肌幼蟲外泌體中鑒定出1 266個miRNAs[20]。這些研究對于了解寄生線蟲miRNAs的分子調(diào)控和功能進(jìn)化具有重要作用。

單細(xì)胞測序是單個細(xì)胞水平上對基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀組進(jìn)行高通量測序分析的一項(xiàng)新技術(shù)。Inclan-Rico等采用單細(xì)胞RNA測序從骨髓造血祖細(xì)胞鑒定得到碳酸酐酶1代謝酶[21]。碳酸酐酶1表達(dá)的骨髓造血祖細(xì)胞在旋毛蟲感染時啟動肥大細(xì)胞/紅細(xì)胞前體，促進(jìn)2型細(xì)胞因子反應(yīng)，減輕旋毛蟲引起的失血。該研究揭示了宿主對抗旋毛蟲感染過程中肥大細(xì)胞和紅細(xì)胞之間的發(fā)育關(guān)系。

3 蛋白質(zhì)組學(xué)

某一個基因在不同組織、不同時間點(diǎn)、不同外界條件下表達(dá)成不同的蛋白質(zhì)，而蛋白組學(xué)是大規(guī)模、高通量、系統(tǒng)化的研究基因組表達(dá)的全部蛋白質(zhì)的總和，從整體角度分析、量化蛋白質(zhì)組成成分、結(jié)構(gòu)、表達(dá)特征以及蛋白質(zhì)間相互作用、功能的動態(tài)變化。蛋白質(zhì)組學(xué)在旋毛蟲相關(guān)領(lǐng)域的研究主要集中在排泄分泌產(chǎn)物(Excretory-secretory products, ESPs)和蟲體蛋白。

3.1 ESPs蛋白質(zhì)組 ESPs直接暴露于宿主的免疫系統(tǒng)，參與核酸活性、DNA代謝、肽酶活性、離子結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程、碳水化合物代謝和蛋白修飾等，是蟲體入侵、免疫逃避和包囊形成等互作過程的重要蛋白質(zhì)。旋毛蟲基因組存在314～414個ESPs，而Uniprot數(shù)據(jù)庫顯示經(jīng)典途徑分泌蛋白和非經(jīng)典途徑分泌蛋白分別為414個和245個[22]。ESPs主要來源于桿狀細(xì)胞，3個時期ESPs組分相差較大，存在共有組分和期特異性組分。DNaseⅡ和絲氨酸蛋白酶是ESPs的主要蛋白家族，但在3個時期表達(dá)具有期特異性。

3.1.1 成蟲ESPs蛋白質(zhì)組 ISS534株3 d成蟲ESPs大小為16～109 kDa，但只有33 kDa可被旋毛蟲感染8 d小鼠血清識別[23]。鑒定出的23種蛋白質(zhì)為28.13～71.62 kDa，包括絲氨酸蛋白酶、成蟲特異性DNase II、肽酶S1A亞家族和多胱抑素樣結(jié)構(gòu)域蛋白。ISS534株3 d成蟲ESPs中36、44、45、48/50和55 kDa蛋白可被旋毛蟲感染19 d病人血清識別。鑒定出大小為30～60 kDa的185種蛋白質(zhì)[24]。成蟲特異性DNase II、絲氨酸蛋白酶和絲氨酸蛋白酶抑制劑是旋毛蟲病的侵襲相關(guān)蛋白。重組絲氨酸蛋白酶rTsSP-ZH68可分別被旋毛蟲感染8～10 d小鼠和19 d病人血清識別，可作為旋毛蟲病早期血清診斷和疫苗候選抗原。河南豬源旋毛蟲3.5 d成蟲ESPs具有280個蛋白，大小為15～116 kDa，鑒定出96種蛋白質(zhì)，具有催化活性和水解酶活性的分別為51種和37種[25]。其中，半胱氨酸蛋白酶抑制劑、絲氨酸蛋白酶、53 kDa和谷胱氨肽轉(zhuǎn)移酶等4種蛋白與人炎癥性腸炎的免疫調(diào)節(jié)相關(guān)。

旋毛蟲ISS003株和布氏旋毛蟲ISS002株4 d成蟲ESPs分別具有394個和253個蛋白，大小為12～250 kDa，其中12個和9個蛋白分別可被旋毛蟲感染和布氏旋毛蟲感染豬血清識別，2種旋毛蟲均包含多聚泛素B、烯酰輔酶水合酶/異構(gòu)酶YngF和多聚泛素樣蛋白[26]。偽旋毛蟲ISS13株6 d成蟲ESPs具有400個蛋白，28個蛋白可被偽旋毛蟲感染26 d豬血清識別，大小為20～40 kDa，包括成蟲特異DNase Ⅱ、絲氨酸蛋白酶、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、烯醇化酶、糜蛋白酶樣彈性蛋白酶、肽酶抑制劑等[27]。偽旋毛蟲T4 RUS 6 d成蟲ESPs中26個免疫反應(yīng)蛋白被偽旋毛蟲感染26 d豬血清識別，大小為20～130 kDa，得到12個蛋白質(zhì)，主要具有DNase II和絲氨酸型肽鏈內(nèi)切酶活性，參與入侵宿主、抑制宿主免疫反應(yīng)、新生幼蟲的組織遷移、運(yùn)輸或儲存金屬離子等[28]。大理豬源旋毛蟲7 d成蟲ESPs具有17條蛋白，大小為14～120 kDa，33、35、40、43、64和120 kDa豐度較高，但只有18、27、40和43 kDa與旋毛蟲感染42 d大鼠血清具有較強(qiáng)反應(yīng)原性[29]。

3.1.2 肌幼蟲ESPs蛋白質(zhì)組 ISS534株6 h腸道感染性幼蟲ESPs中29、32、35、45、52和92 kDa可被感染10 d小鼠血清識別，鑒定出54個蛋白，其中絲氨酸蛋白酶、胰蛋白酶、DNase II家族蛋白等可作為早期診斷抗原[30]。而旋毛蟲ISS533株6 h腸道感染性幼蟲ESPs中發(fā)現(xiàn)45、118和165 kDa 3條蛋白酶活性帶，共鑒定出30種蛋白質(zhì)，包括絲氨酸蛋白酶、金屬蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶，并且表達(dá)量明顯高于肌幼蟲時期[31]。

偽旋毛蟲T4 RUS、T4 AUS和T4 USA株以及ISS534株30 d肌幼蟲ESPs共鑒定出2 591個蛋白，其中T4 RUS：T4 USA、T4 AUS：T4 USA、T4 RUS：T4 AUS和T1：T4 USA共有65 (146)、72 (98)、43 (103)和28(147)個顯著上調(diào)(下調(diào))差異表達(dá)蛋白。同時發(fā)現(xiàn)了旋毛蟲宿主免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗壓力和信號傳導(dǎo)的功能蛋白以及調(diào)節(jié)宿主炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵蛋白[28]。ISS534株和偽旋毛蟲ISS013株28 d肌幼蟲ESPs共鑒定到蛋白1 027個，分別有163和31個表達(dá)上調(diào)，其中彈性蛋白酶、腸肽酶、胱抑素、鐵硫簇結(jié)合蛋白、絲氨酸蛋白酶家族蛋白、plancitoxin-1、熱休克蛋白70等參與包囊形成和免疫調(diào)節(jié)相關(guān)[32]。

大理豬源旋毛蟲40 d肌幼蟲ESPs的20條蛋白大小為10～112 kDa，豐度較高的43、45、49、53、55、56、66和112 kDa 8條蛋白與旋毛蟲感染42 d大鼠血清具有較強(qiáng)反應(yīng)原性[29]。而河南豬源旋毛蟲40 d肌幼蟲ESPs大小為10～142 kDa[33]。其中，原肌球蛋白、組蛋白H2A、剪切聚腺苷酸化特異因子亞基2、Kazal4型絲氨酸蛋白酶抑制劑、犰狳極性蛋白和真核起始因子4A等是抗腫瘤相關(guān)的蛋白質(zhì)。李美辰等用豬源旋毛蟲35 d肌幼蟲ESP作用于小細(xì)胞肺癌H446細(xì)胞，鑒定出了組蛋白H2A[34]。此外，DNase II、絲氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶抑制劑、原肌球蛋白、真核起始因子4A等5種蛋白質(zhì)與自身免疫性疾病有關(guān)[35]。

pI 3～10膠條從ISS534株42 d肌幼蟲ESPs得到150個蛋白，主要為30～60 kDa[36]。10個大小為30～40 kDa的蛋白可被旋毛蟲感染18 d小鼠血清識別，分別為絲氨酸蛋白酶、保護(hù)性抗體靶向抗原(antigen targeted by protectiveantibodies，ATPA)、DNase II和保守假定蛋白。而pI 4～7膠條只獲得33個蛋白，大小為40～60 kDa[37]。絲氨酸蛋白酶、DNase II和胰蛋白酶等21個蛋白可被旋毛蟲感染18 d小鼠血清識別。絲氨酸蛋白酶、DNase II、胰蛋白酶和ATPA均具有催化和水解活性。ATPA基因在3個時期均有轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，主要位于蟲體表皮與桿狀體[38]。感染旋毛蟲小鼠和病人血清對重組ATPA抗體具有良好的敏感性與特異性，可用于旋毛蟲T1、T2、T3和T7株的ELISA早期特異性血清學(xué)診斷。

ISS003株和ISS002株肌幼蟲ESPs共有150～200個蛋白，22種蛋白具有差異，主要包括5′-核苷酸酶、絲氨酸蛋白酶/蛋白酶、gp43和p49等糖基化和蛋白質(zhì)水解相關(guān)的蛋白[39]。其中14個為旋毛蟲特有，8個為布氏旋毛蟲特有(5′-核苷酸酶)，p43和蛋白酶為共有抗原。Grzelak等也發(fā)現(xiàn)22個ISS003株和18個ISS002株42 d肌幼蟲ESPs均可被旋毛蟲感染49 d人血清識別，大小為50～60 kDa[40]。2種旋毛蟲都具有跨膜絲氨酸蛋白酶9、絲氨酸蛋白酶、ATPA和肌動蛋白1，T01_7775和p49為旋毛蟲特有，DNase IIα和T03_17187/T12_7360為布氏旋毛蟲特有。

ISS534株42 d肌幼蟲感染HCT-8腸上皮細(xì)胞，其中24、35和61 kDa可被旋毛蟲感染小鼠的血清識別，共鑒定出64個蛋白質(zhì)，43個具有結(jié)合活性，23個具有水解酶、轉(zhuǎn)移酶等活性[41]。另一項(xiàng)研究報道，旋毛蟲感染HCT-8腸上皮細(xì)胞后21、28、30、36、58、77和123 kDa分別可被旋毛蟲感染小鼠的血清識別。從21、36和58 kDa鑒定出211個蛋白質(zhì)，其中金屬蛋白酶、絲氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶高度表達(dá)，與旋毛蟲入侵腸上皮細(xì)胞有關(guān)[42]。

3.2 蟲體蛋白質(zhì)組

3.2.1 成蟲蟲體蛋白質(zhì)組 布氏旋毛蟲4 d成蟲蟲體提取物存在261個蛋白，旋毛蟲感染10 d豬血清篩選到31個免疫反應(yīng)蛋白，大小為10～150 kDa，鑒定出29個蛋白質(zhì)，主要包括肌球蛋白-4、肌動蛋白解聚因子1、熱休克蛋白70 kDa、應(yīng)激70蛋白、Rho GDP-解離抑制劑1、副肌球蛋白和富含絲氨酸/精氨酸剪接因子1[43]。ISS003株成蟲粗提物的蛋白大小為15～75 kDa，用感染15 d豬血清鑒定出5′-核苷酸酶、熱休克蛋白(伴侶蛋白DnaK)、UDP-N-乙酰氨基葡萄糖二磷酸酶、ATP合成酶F1氨基肽酶A/I、烯醇化酶、NADP依賴型異檸檬酸脫氫酶和副肌球蛋白[44]。旋毛蟲ISS533株7 d成蟲蟲體提取物存在300多個大小為10～150 kDa的蛋白[45]。旋毛蟲感染7 d豬和鼠血清篩選到55個免疫反應(yīng)蛋白，共55種蛋白質(zhì)，其中熱休克蛋白70、14-3-3蛋白、半胱氨酸蛋白酶等可作為免疫診斷或疫苗抗原。14-3-3蛋白在成蟲和幼蟲期均有表達(dá)，重組Ts14-3-3可被旋毛蟲早期感染豬血清識別，可用于感染早期免疫診斷。

3.2.2 肌幼蟲蟲體蛋白質(zhì)組 ISS534株肌幼蟲和10 h腸道感染性幼蟲有2 885個蛋白，其中323個差異蛋白，與角質(zhì)層的結(jié)構(gòu)元件、角質(zhì)層合成的調(diào)節(jié)、重塑和降解和蛻皮時激素調(diào)節(jié)以及脂肪酸生物合成、花生四烯酸代謝和粘蛋白型O-聚糖生物合成[46]。表皮膠原蛋白14、Domon結(jié)構(gòu)域蛋白、谷氨酰胺合成酶、組織蛋白酶F和NADP依賴型異檸檬酸脫氫酶是旋毛蟲蛻皮相關(guān)蛋白，在腸道感染性幼蟲中的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)水平顯著高于肌幼蟲。旋毛蟲MSUS/MEX/91/CM株肌幼蟲和6、18和30 h腸道感染性肌幼蟲蟲體抗原分別為106、165、59和96個，32個差異表達(dá)的蛋白大小為13～224 kDa[47]，包括過氧化物酶、小分子熱休克蛋白、肌球蛋白、ATPase AAA家族蛋白、副肌球蛋白、烯酰輔酶A水合酶等27個蛋白質(zhì)。肌幼蟲蛋白參與氧化還原過程、肌動蛋白絲解聚、蛋白質(zhì)肽基脯氨酸異構(gòu)化和蛋白質(zhì)折疊等生物學(xué)過程。6 h腸道感染性肌幼蟲蛋白參與氧化還原、新陳代謝、應(yīng)激反應(yīng)和翻譯延長等生物學(xué)過程。18 h腸道感染性肌幼蟲蛋白參與催化活性、鈣鎂結(jié)合、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合、蛋白質(zhì)折疊和糖酵解等生物學(xué)過程。30 h腸道感染性肌幼蟲蛋白參與ATP合成耦合質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)、翻譯延長、三羧酸循環(huán)和代謝等生物學(xué)過程。這些研究為進(jìn)一步了解幼蟲蛻皮的調(diào)控機(jī)制和蛻皮相關(guān)蛋白的功能提供重要的基礎(chǔ)。

ISS003株肌幼蟲粗提物的大小為10～100 kDa，感染45 d豬血清鑒定出保護(hù)性抗體、53 kDa抗原、絲氨酸蛋白酶、烯醇化酶、5′-核苷酸酶、胰蛋白酶、熱休克蛋白70和副肌球蛋白靶向抗原[44]。布氏旋毛蟲42 d肌幼蟲蟲體提取物具有272個蛋白，旋毛蟲感染60 d豬血清篩選到30個免疫反應(yīng)蛋白，包括14-3-3蛋白、40S核糖體蛋白SA、鈣調(diào)理樣蛋白OV9M、丙?；?CoA羧化酶α鏈、Rab GDP解離抑制劑α、Secernin-3和絲氨酸蛋白酶30等25個蛋白質(zhì)[45]。ISS003株和ISS002株42 d肌幼蟲蟲體共有196個蛋白，其中23個旋毛蟲特異，具有水解內(nèi)肽酶、核酸內(nèi)切酶和轉(zhuǎn)移酶等活性，8個布氏旋毛蟲特異，具有具有裂解酶、水解酶、異構(gòu)酶和肽酶等活性[48]。旋毛蟲ISS62株、偽旋毛蟲ISS13株和巴布亞旋毛蟲ISS4120株45 d肌幼蟲蟲體蛋白大小為27～81 kDa，用旋毛蟲感染人血清共篩選出15條免疫反應(yīng)蛋白帶，分別為7、4和4條，大小為33～67 kDa[49]。鑒定出與催化、結(jié)合和結(jié)構(gòu)活性有關(guān)的17種蛋白，參與細(xì)胞和代謝過程，有助于入侵宿主組織和幼蟲蛻皮過程，其中延伸因子1 α、DNase IIα和線粒體反式2-烯酰輔酶A還原酶為3種旋毛蟲共有抗原。

阿苯達(dá)唑可用于治療和預(yù)防旋毛蟲病，ISS534株肌幼蟲經(jīng)10 μg/mL阿苯達(dá)唑亞砜處理后檢測到3 795個蟲體蛋白質(zhì)，417種蛋白質(zhì)存在差異表達(dá)，其中上調(diào)和下調(diào)的蛋白質(zhì)分別為213種和204種[50]。阿苯達(dá)唑亞砜通過調(diào)控細(xì)胞凋亡、信號通路、氨基酸代謝和蛋白質(zhì)合成、組裝、降解等生物學(xué)過程發(fā)揮殺蟲作用。NO是一種可限制旋毛蟲在感染宿主中生長的細(xì)胞內(nèi)信號分子，ISS533株肌幼蟲經(jīng)硝普鈉脅迫后檢測到1 476個蛋白，121個蛋白差異表達(dá)，其中50個上調(diào)，71個下調(diào)[51]，與催化活性、免疫系統(tǒng)的生物學(xué)過程、代謝、細(xì)胞組成、生物粘附和大分子復(fù)合體的細(xì)胞組成相關(guān)。其中，F(xiàn)RMD5和CUT-1基因表達(dá)水平明顯升高，COX2基因表達(dá)明顯降低。

3.2.3 新生幼蟲蟲體蛋白質(zhì)組 ISS534株成蟲、肌肉幼蟲和新生幼蟲3個時期蟲體一共存在4 691個蛋白質(zhì)，差異表達(dá)的蛋白質(zhì)為1 067個。新生幼蟲上調(diào)蛋白的數(shù)量高于其他2個時期[52]。這些蛋白質(zhì)參與性成熟、代謝、碳水化合物、脂類和核苷酸的利用等功能。其中主要精子蛋白、絲氨酸蛋白酶、鋅指蛋白等差異表達(dá)蛋白參與發(fā)育調(diào)控和宿主-寄生蟲相互作用。

3.3 表面蛋白蛋白質(zhì)組 旋毛蟲感染的關(guān)鍵步驟是肌幼蟲發(fā)育成腸道感染性幼蟲，并侵入腸道上皮細(xì)胞。表面蛋白對幼蟲的入侵和發(fā)育至關(guān)重要。基因組數(shù)據(jù)庫顯示，旋毛蟲肌幼蟲和腸道感染性幼蟲分別有287和402個表面蛋白。ISS534株42 d肌幼蟲和6 h腸道感染性幼蟲的共有41種表面蛋白，而肌幼蟲和腸道感染性幼蟲分別有85種和113種特有蛋白[53]。富含半胱氨酸的清道夫受體蛋白和onchocystatin的結(jié)合和催化活性較高，與前體代謝物和能量產(chǎn)生相關(guān)，在幼蟲入侵和發(fā)育中起重要作用。腸道感染性幼蟲核堿基、核苷、核苷酸和核酸代謝水平較高，其中SODC、DNase Ⅱ、LDLRA和SR的表達(dá)水平顯著高于肌幼蟲，而PPIB和PKDP表達(dá)量較低。采用CTAB和脫氧膽酸鈉從ISS534株42 d肌幼蟲表面蛋白質(zhì)分離得到12條蛋白帶。16、18、38、39、42、47和53 kDa可被感染18 d和42 d小鼠血清識別[54]。雙向電泳共檢測到33個蛋白，大小為10～66 kDa，屬于15種與代謝過程有關(guān)的蛋白質(zhì)，其中P49抗原、DNase Ⅱ家族蛋白和絲氨酸蛋白酶具有催化和水解酶活性。而ISS534株45 d肌幼蟲具有33個表面蛋白，大小為10～66 kDa[55]。感染42 d小鼠血清識別出14個蛋白，屬于8種不同蛋白質(zhì)，其中P49抗原、DNase Ⅱ家族蛋白和絲氨酸蛋白酶具有催化和水解酶活性。感染18 d小鼠血清識別的DNase Ⅱ家族蛋白、絲氨酸蛋白酶、53 kDa抗原和Tsp_08444蛋白等可能是旋毛蟲病早期診斷抗原。而狗源旋毛蟲Z1、Z2、Z3、Z4株和豬源旋毛蟲MSUS/MEX/91/CM株的表面蛋白大小為28～200 kDa，其中43、45和47 kDa是免疫反應(yīng)抗原[56]。

3.4 賴氨酸乙?；揎?賴氨酸乙?；且环N動態(tài)且高度保守的翻譯后修飾，在調(diào)節(jié)各種細(xì)胞過程中起關(guān)鍵作用。1 592種旋毛蟲蛋白質(zhì)中3 872賴氨酸位點(diǎn)發(fā)生乙?；揎梉57]，43.8%和13.2%位點(diǎn)分別發(fā)生在α螺旋和β折疊，43.2%未分型蛋白區(qū)域，乙酰化位點(diǎn)區(qū)域下游存在絲氨酸殘基。細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞外蛋白質(zhì)中參與生物合成和代謝等生物學(xué)過程的大量具有催化活性的蛋白被乙?；?，其中29個乙酰化蛋白與吞噬作用相關(guān)。賴氨酸乙酰化-10-+10周圍存在15個保守乙?；?，KacS、KacR、KacH和KacN是頻率最高的基序[58]。

4 展 望

旋毛蟲是一類食源性人獸共患寄生蟲病病原體?；蚪M學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等組學(xué)分析逐漸在旋毛蟲研究領(lǐng)域中應(yīng)用。但旋毛蟲組學(xué)的研究仍處于初級階段，應(yīng)用的技術(shù)主要為基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)，并且研究內(nèi)容簡單和單一，旋毛蟲具有14個亞種，當(dāng)前旋毛蟲組學(xué)的研究主要集中在旋毛蟲T1，其他13亞種的研究涉及較少或根本沒有相關(guān)研究。旋毛蟲在宿主內(nèi)存在3個完全不一樣的時期，基因、蛋白質(zhì)水平具有很大差異性，并且蟲體蛋白和ESPs組分相差也較大，已有研究數(shù)據(jù)并未闡明這種差異性的根本機(jī)制。同時，組學(xué)對旋毛蟲生長發(fā)育、感染及致病等方面具體的調(diào)控機(jī)制研究還較少，而且在旋毛蟲調(diào)控宿主細(xì)胞增殖、遷移等機(jī)制研究方面的應(yīng)用也有待加強(qiáng)。此外，單細(xì)胞測序等新組學(xué)技術(shù)在旋毛蟲研究中相對較少，而多種聯(lián)合組學(xué)技術(shù)并未應(yīng)用。因此，今后將要采用新組學(xué)技術(shù)以及聯(lián)合兩種或兩種組學(xué)技術(shù)獲得更有意義、有價值的數(shù)據(jù)，從而更全面解釋旋毛蟲基因、蛋白質(zhì)等結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，為完全闡明旋毛蟲致病機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。

利益沖突：無

引用本文格式：廖成水，陳耀華，王曉利，等. 組學(xué)技術(shù)在旋毛蟲研究中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 中國人獸共患病學(xué)報，2022，38(8)：730-732. DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2022.00.101