随机繁育家猫中高度保守的朊病毒蛋白序列及PRNP基因三个新型同义变异的发现

　　本研究首次在土耳其西北部随机繁育家猫群体中发现朊病毒蛋白基因（PRNP）存在高度保守性，并鉴定出10个SNPs和1个27 bp插入/缺失多态性，其中三个新型同义突变（c.201C>A、c.225C>T、c.228A>C）未引起氨基酸改变。通过群体遗传学分析揭示28种单倍型分布，提示地理邻近群体可能存在PRNP基因差异，为猫科动物传染性海绵状脑病（TSE）的遗传抗性机制提供新视角。

　　

Abstract

传染性海绵状脑病（Transmissible spongiform encephalopathies, TSEs）是一类感染性、致死性神经退行性疾病，可影响人类和动物。其发生源于朊病毒蛋白（prion protein）的错误折叠。在某些物种中，朊病毒蛋白基因（PRNP）的变异与朊病毒病的易感性相关。迄今为止，仅有少数研究探讨猫的朊病毒蛋白。因此，本研究旨在鉴定随机繁育家猫中的PRNP多态性。为检测来自土耳其西北部伊斯坦布尔的74份猫样本中的PRNP基因变异，我们进行了DNA提取、PCR以及922 bp扩增子测序。结果通过SPSS 25.0、HAPLOTYPE ANALYSIS 1.05、DnaSP v6、SRPLOT和PHYLOVIZ Online进行评估。共观察到11种多态性，包括10个SNP和串联重复区的一个27 bp插入/缺失多态性。其中三个SNP——c.201C>A、c.225C>T和c.228A>A——为首次发现。开放阅读框中的所有SNP均为同义突变，因此未检测到朊病毒蛋白序列的氨基酸变异。共观察到28种单倍型，包括8种频率≥0.05的主要单倍型。结果表明，与来自该国其他地区的样本相比，土耳其西北部猫的朊病毒蛋白序列高度保守，提示相对邻近群体间PRNP基因可能存在差异。

Introduction

朊病毒病（传染性海绵状脑病，TSEs）是一类致死性神经退行性疾病，可在人类和动物中发生，并具有传染性¹。尽管细胞朊病毒蛋白（PrP^C）的功能最初被忽视，但在过去20年中其重要性日益凸显。旨在解析这些功能的研究逐渐加强，因为人们认为这将为朊病毒病的机制提供线索。现已明确，PrP^C参与多种生物过程，如应激保护、干细胞命运调控和神经元稳态²。此外，据报道PrP^C在免疫系统中发挥作用，并参与癌症进展的多个方面³。致病性朊病毒蛋白（PrP^Sc）则由PrP^C的错误折叠形成⁴，该错误折叠蛋白进入另一宿主后可引发朊病毒病⁵。

动物朊病毒病最早于173年在西班牙美利奴羊中被观察到，定义为羊瘙痒病（Scrapie），随后在英国被记录⁶。1942年，山羊中报道了该病。传染性貂脑病（TME）和鹿慢性消耗病（CWD）分别于1940年代和1960年代在北美被确认⁷。TSEs在1986年因牛海绵状脑病（BSE）的出现而变得更加重要⁸，并于1996年被确认为人畜共患病⁹。

首例猫海绵状脑病（FSE）于1990年在家猫中报道¹⁰。从1990年至2007年，英国、其他欧洲国家及澳大利亚陆续报道了FSE病例，涵盖家猫、猎豹、狮子、美洲狮、老虎、豹猫和亚洲金猫等多种猫科动物¹¹。由于FSE在免疫组化和生化特征上与BSE相似，推测其起源是通过摄入BSE污染食物而感染^12,13。

在牛、绵羊和山羊等物种中，已鉴定出对TSEs的遗传抗性/易感性。减少BSE传播的努力已成功实施，新发病例数近年来显著下降¹⁴。2002年在欧洲开展的瘙痒病控制育种计划于2016年取得显著成效¹⁵，这些阳性结果支持了疾病的遗传 predisposition。

猫PRNP基因位于A3号染色体，包含一个783 bp的编码外显子，编码由260个氨基酸组成的主要朊病毒蛋白。迄今为止，对主要宿主之一——猫的PRNP基因多态性研究仍较少，现有结果来自韩国¹⁶、英国、瑞士、美国¹¹及土耳其的有限样本¹⁷。

在关于猫PRNP基因最全面的研究中，测定了208只猫的PRNP基因序列，分析了变异对氨基酸序列的影响及其功能后果。共检测到15种多态性，包括1个插入/缺失多态性和14个SNP。其中两个错义突变分别导致c.128G>A（G43E）和c.457G>A（E153K）变化。两个非同义SNP和插入/缺失多态性被预测对编码蛋白具有“破坏性”，部分多态性据报道会增加淀粉样蛋白积聚倾向。该研究主要纳入韩国短毛家猫，代表不同品种的个体数非常有限¹⁶。

最近，一项针对土耳其25只流浪猫的研究结果发表。研究人员在猫PRNP基因中检测到一个新型108 bp缺失和9个SNP，报告了5个新SNP（c.314A>G、c.454T>A、c.579G>C、c.642G>C和c.672G>C）。生物信息学分析显示，非同义c.579G>C（Q193H）、c.454T>A（Y152N）和c.457G>A（E153K）变异对朊病毒蛋白具有有害效应，且c.579G>C（Q193H）具有高淀粉样蛋白倾向¹⁷。

由于猫PRNP基因的遗传变异可能与FSE易感性相关，鉴定和分析猫PRNP基因多态性具有重要意义。当前针对猫PRNP基因的研究在品种多样性和地理分布上仍非常有限。从不同国家和品种猫样本中检测到的新变异，凸显了扩大猫PRNP基因研究的必要性。土耳其最新研究的不足之处在于样本量较小。本研究聚焦于土耳其不同地区（伊斯坦布尔）的猫样本，旨在调查74只随机繁育家猫——土耳其最常见的伴侣动物——中PRNP基因编码外显子的多态性。