蝙蝠TRIM家族进化分析及TRIM60基因簇的抗病毒免疫研究

As the second most species-rich and abundant group of mammals, bats are natural reservoirs for many emerging zoonotic pathogens, such as SARS coronavirus and Ebola virus. Interestingly, bats do not fall ill after being infected with these deadly viruses. It's speculated that immune system of bats has unique features. Studies in recent years have demonstrated that tripartite motif (TRIM) proteins play important roles in antiviral immunity. However, there still lack of antiviral study of TRIM proteins in bats. Preliminary work indicates positive selection in several bat TRIM members and gene duplication in bat tandemly arrayed TRIM60/75, suggesting lineage-specific diversification events in bats. According to some reports, TRIM60 is possibly involved in the antiviral immune response or microtubule transportation in sperm. Therefore, this project will focus on the characterization and evolutionary analysis of TRIM family, and functional study of the TRIM60 cluster genes specifically duplicated in bats. Firstly, the protein number and domain structure of bat TRIM family will be identified; then, the evolutionary selective pressure of bat TRIM genes will be examined. And finally, the antiviral activity and the interaction with kinesin-II proteins of the duplicated bat TRIM60s will be determined. This project will systematically study bat TRIM family at different levels for the first time, and help to understand how bats harbor many deadly viruses asymptomatically.

作为第二大哺乳动物种群，蝙蝠是许多新发传染病病毒（如SARS冠状病毒、埃博拉病毒等）的天然宿主。有趣的是，蝙蝠自身被病毒感染后不生病，推测蝙蝠免疫系统存在差异。TRIM家族近年来被证明在抗病毒免疫中发挥重要作用，然而还未有蝙蝠TRIM家族的抗病毒研究。本项目前期工作表明蝙蝠TRIM家族部分成员受到正向选择；串联排列的TRIM60/75发生了基因重复，提示蝙蝠TRIM家族的特异性。据文献报道，TRIM60功能与抗病毒免疫或精子微管运输相关。因此，本项目以蝙蝠TRIM家族鉴定、进化分析和重复基因的功能研究为主题，首先鉴定蝙蝠TRIM家族成员的种类和结构域组成；然后分析蝙蝠TRIM家族成员受到的进化选择压力；最后初步研究蝙蝠进化中特殊的重复TRIM60基因簇抗病毒免疫或结合精子马达蛋白的功能。本项目将首次系统地、多层面研究蝙蝠TRIM家族，为揭示蝙蝠长期与病毒共存而不表现病症提供依据。

蝙蝠因为一些独特的生物学特征受到越来越多的关注。TRIM家族是一大类有着诸多功能的蛋白家族，在抗病毒免疫、肿瘤抑制、DNA损伤修复和衰老等生物过程中发挥重要作用，这些功能领域似乎与蝙蝠的耐受病毒及飞行中产生的DNA损伤、癌症低发和长寿等特性有高度的吻合性。然而，现在还缺少蝙蝠TRIM家族系统性的研究。本项目从公布的蝙蝠基因组和转录组数据，系统地研究蝙蝠TRIM家族成员的构成、选择性进化和表达调控，并初步探索TRIM60基因簇成员可能的抗病毒功能。结果表明：蝙蝠TRIM家族成员构成大体与其它哺乳动物类似，部分成员在蝙蝠支系受到正向选择压力。在干扰素或病毒刺激后，人类研究中与免疫或病毒相关的TRIM同源基因在蝙蝠细胞中上调表达，然而TRIM60基因簇成员并未上调表达。综合TRIM60基因簇成员的组织表达数据和受刺激调控表达数据表明，蝙蝠重复的TRIM60基因簇成员大部分成员不转录，不受干扰素和病毒刺激调控，具体功能还有待进一步的研究。本研究系统性地揭示了蝙蝠TRIM家族成员构成及进化、表达调控，可能为后续蝙蝠TRIM家族在抗病毒免疫、长寿和抗DNA损伤领域的研究提供理论基础。