海産アイチの抗凝固剤の多様性と進化

Marine Leech Anticoagulant Diversity and Evolution.

• Michael Tessler
• David Marancik
• Donald Champagne
• Alistair Dove
• Alvin Camus
• Mark E Siddall
• Sebastian Kvist

抄録

蛭（Annelida：Hirudinea）は、強力な唾液抗凝固剤を持っており、それに応じて、頻繁に現代の権威ある医学で採用されています。ヒルの種の多様性の20％を占めるのは、ほぼ独占的に海棲のPiscicolidaeのメンバーであり、彼らは彼らの淡水や陸上の対応するものが遭遇していない宿主グループ（例えば、サメ）を餌としています。さらに、オオウミウシ科のいくつかの種は絶滅の危機に瀕しているウミガメを餌としており、腫瘍関連ウミガメヘルペスウイルスのベクターとしての可能性が示唆されています。これらの種の生態学的重要性とユニークな宿主との関連性にもかかわらず、これらの種の唾液トランスクリプトームに関するデータは明らかに不足しています。次世代シークエンシングを使用して、我々 は転写された、潜在的な抗凝固剤やその他の唾液生理活性化合物をプロファイリング以前に 7 潜魚類 (3 エラスモウミウシフィーダー; 4 非甲殻類魚類フィーダー) と 1 オゾウミウシ種 (2 サンプル) から血液摂食にリンクされています。その結果、149種の抗凝血物質と生理活性遺伝子座が、異なるサンプルの中で様々なコンスタレーションで発見された。これらの抗凝固剤は、第Xa因子の阻害や血小板凝集の阻害など、これまでに報告されている拮抗経路を幅広くカバーしており、海産魚やウミガメにおいても同様の生理活性を有している可能性が高いことが示唆された。また、オハニンと相同性のある転写産物は、もともとキングコブラから分離されていたが、ヒレからは不明であった。抗凝固剤の選択圧を推定したところ、遺伝子ツリーのいくつかの枝に沿って正選択と純化選択の両方の証拠が得られ、また、さまざまな海産種のいくつかの選択コドンについても正選択が推定された。同様に、いくつかの抗凝固剤のアミノ酸配列の系統解析からも、発散的進化を示唆する結果が得られた。

Leeches (Annelida: Hirudinea) possess powerful salivary anticoagulants and, accordingly, are frequently employed in modern, authoritative medicine. Members of the almost exclusively marine family Piscicolidae account for 20% of leech species diversity, and they feed on host groups (e.g., sharks) not encountered by their freshwater and terrestrial counterparts. Moreover, some species of Ozobranchidae feed on endangered marine turtles and have been implicated as potential vectors for the tumor-associated turtle herpesvirus. In spite of their ecological importance and unique host associations, there is a distinct paucity of data regarding the salivary transcriptomes of either of these families. Using next-generation sequencing, we profiled transcribed, putative anticoagulants and other salivary bioactive compounds that have previously been linked to blood feeding from 7 piscicolid species (3 elasmobranch feeders; 4 non-cartilaginous fish feeders) and 1 ozobranchid species (2 samples). In total, 149 putative anticoagulants and bioactive loci were discovered in varying constellations throughout the different samples. The putative anticoagulants showed a broad spectrum of described antagonistic pathways, such as inhibition of factor Xa and platelet aggregation, which likely have similar bioactive roles in marine fish and turtles. A transcript with homology to ohanin, originally isolated from king cobras, was found in Cystobranchus vividus but is otherwise unknown from leeches. Estimation of selection pressures for the putative anticoagulants recovered evidence for both positive and purifying selection along several isolated branches in the gene trees, and positive selection was also estimated for a few select codons in a variety of marine species. Similarly, phylogenetic analyses of the amino acid sequences for several anticoagulants indicated divergent evolution.