基因组研究重点关注蝎毒的药用潜力

阿肯色理工大学和阿肯色大学的科学家已经为蝎子制作了高质量的基因组组装。该基因组可能有助于开发新的医学相关疼痛治疗方法。这项研究发表在《G3：基因、基因组、遗传学》杂志上。

阿肯色理工大学生物学教授TsunemiYamashita与学生和阿肯色大学研究人员DouglasRhoads、JeffPummill和SureshThallapuranam合作，扩大了他的研究项目，研究对象为阿肯色州常见的蝎子。

除了发现一种寄生在蝎子身上的支原体新种之外，这项研究还表明，毒素基因不仅在尾节(蝎子螫针所在的位置)中被激活，而且在蝎子身体其他部位的低水平基因中也被激活。

此外，毒素基因成簇排列，表现出基因复制和多样化，从而推动新毒素蛋白的进化。蝎子、蜘蛛和蛇产生的毒素是多种不同毒素蛋白的混合物，具有不同的生物活性，用于捕食或防御。

这是自2003年开始的这项合作的第五份出版物。第一份出版物是关于这种蝎子的分子生物地理学的。随后的出版物包括感染这些蝎子的支原体、蝎子的线粒体基因组、蝎子产生的毒素的蛋白质组分析，现在又发布了C.vittatus的注释基因组。

山下说：“人们之所以对条纹树皮蝎(Centruroidesvittatus)感兴趣，是因为它是唯一一种栖息在中西部地区的蝎子，分布在阿肯色州、密苏里州、伊利诺伊州和路易斯安那州，有可能通过人类运输的种群在其已知地理范围之外建立，跨越密西西比河进入中田纳西州等地区。”

“因此，它展现了有趣的范围扩展进化史。此外，它还是具有重要医学价值的布蒂蝎科的一个物种，由于其毒液成分，该科在世界各地造成人类死亡和毒性作用。然而，条纹树皮蝎似乎不会像Centruroides属的其他物种那样对人类造成明显的医学影响，因此其毒液对医学分析很有价值。”

罗兹说：“我们培育出的蝎子基因组是较少受到关注的生物群体中最好的基因组之一，但它产生的蛋白质对疼痛和缓解疼痛具有生物医学重要性。”

Yamashita正在与Thallapuranam合作，通过在细菌中表达来产生单个毒素蛋白，以研究不同毒素蛋白的个体活性。

山下在范德堡大学读研究生时，在著名蝎子生态学家加里·波利斯的指导下开始了他的蝎子研究。在范德堡大学，山下研究了沙蝎的种群遗传学，沙蝎栖息在索诺兰沙漠的沙丘和沙地上。他继续研究蝎子，研究了条纹树皮蝎(Centruroidesvittatus)。

此项研究活动目前主要通过蛋白质组学、转录组学和基因组学研究来研究条纹蝎的毒液成分。

样本由山下在阿肯色州采集。DNA和RNA提取由山下和罗兹在阿肯色大学进行。测序是利用密歇根州立大学、密西西比州立大学和阿卜杜拉国王科技大学的设备进行的。

大部分计算机工作由Pummill完成，利用阿肯色州高性能计算中心的资源组装基因组和转录组。其他基因组注释由合作者使用缅因州巴尔港杰克逊实验室的计算机完成。Yamashita和Rhoads随后对蝎子组织内的毒液基因及其表达模式进行了分析。

Rhoads和Pummill目前正在与阿尔伯塔大学的StevenBeaupre和哈丁大学的RyanStork合作，分别研究棕色隐士蜘蛛和狼蛛的更多基因组。比较蜘蛛和蝎子的基因组将有助于科学家更好地了解毒素基因的进化模式。