免疫系统是真核生物抵抗病原入侵的重要屏障，同时也是目前生物体内最复杂的代谢系统之一。在免疫系统进化的过程中，免疫器官的演化与免疫蛋白的演化是其两个主要方面。而免疫蛋白引起的免疫应答反应是天然免疫过程中的重要一环，包括抗病毒蛋白直接干扰病毒的复制周期，或通过上调或者下调细胞的某些信号通路来干扰病毒的复制，甚至限制病毒的跨种传播。先前的报道表明，天然免疫因子受到的选择压力明显高于机体其他的蛋白。在高等的脊椎动物还是低等的无脊椎动物中，这种现象都是普遍存在的。我们的研究探讨了目前所发现的限制因子的系统发育并分析来自病毒的选择压力与其进化之间的关系。此外，我们对IFITM家族和TREX家族的蛋白的进化进行了详细的分析。　　 病毒必须在宿主体内完成复制，因此，宿主的天然免疫系统可以分泌出多种蛋白来针对病毒复制的不同周期进行抑制。与此同时，病毒也会生产出一些免疫调节因子来拮抗宿主抗病毒网络中的一些关键因子以维持自身的生命周期。宿主-病原体之间的博弈导致了二者的共进化。在宿主体内，存在一些广谱或者针对性的限制因子，他们不仅限制病毒的复制周期，而且在限制病毒的跨种传播中扮演重要的角色。我们在18个哺乳动物物种中各搜集了33个具有强抗病毒活性的基因，分析他们的选择压力与在哺乳动物以及脊椎动物中的重复事件、起源时间、在人类免疫器官中的表达水平、是否受干扰素诱导、互作蛋白的数目、转录本数目等指标与受到的选择压力之间的关系。在不同的分组中，我们发现起源时间较晚、进化过程中出现了重复/缺失事件、被干扰素诱导以及表达水平相对较低的蛋白受到的选择压力相对较大。此外，选择压力的大小与转录本数目以及互作蛋白的数目之间存在潜在的线性关系。这些结果为研究宿主在抑制病毒复制的过程中与病毒之间的共进化提供了素材。另外，我们还发现了一些发生了正选择的基因在进化中存在种系特异性缺失/重复的基因(MS4A4A，OASL，IFI44L，MX2，IFI6)，这些基因的抗病毒活性值得进一步研究。　　 干扰素诱导的跨膜蛋白家族(IFITM)在脊椎动物中有着不同的功能，并在脊椎动物的进化中扮演重要的角色。IFITM家族的进化极其复杂，有关其在脊椎动物中的进化动力学目前尚未有过报道。在本研究中，我们对IFITM进化的细节进行了详细的分析。在27个脊椎动物中共搜索到了174条IFITM同源基因和112条假基因。IFITM家族的基因可以被分为免疫相关的IFITM（IR-IFITM）、IFITM5和IFITM10三个亚家族，并在进化过程中来自各自不同的祖先。在染色体定位上，IFITM家族的基因形成两个基因簇，一个为IFITM10，一个为由IFITM5和IR-IFITM基因组成的基因簇，在进化过程中是线性保守关系。此外，IFITM三个亚家族之间存在着功能分化。IFITM5在进化过程中受到了很强的纯化选择压力，没有发生基因重复/缺失事件，这可能与其重要的生理功能相关。此外，在绒猴中没有发现IFITM5，说明其缺失与绒猴矮小的个头之间存在潜在的联系。IFITM10亚家族分为两个簇，一个为陆生动物簇，另一个为水生动物簇。水生簇中IFITM10不仅经历了基因重复事件而且检测到了正选择。说明IFITM10的适应性进化可能与水生动物的生存环境相关。此外，IR-IFITM在陆生脊椎动物中经历了大规模的种系/物种特异性基因重复事件，并且在灵长目与啮齿目动物中检测到了明显的正选择。这些结果说明IR-IFITM的正选择可能与其广谱的抗病毒活性相关。　　 TREX（threeprimerepairexonuclease）基因家族包含TREX1和TREX2两个基因，是哺乳动物体内重要的核酸外切酶。TREX1的突变可以导致一系列的遗传病和视网膜疾病，如视网膜血管病变(CRV)、系统性红斑狼疮(SLE)、世袭视网膜血管病变等(HERNS)，家族性红斑狼疮(CFL)等。同时其又具有广谱的抗病毒活性。为了探索TREX家族的基因在哺乳动物基因家族的起源与进化，我们使用人的TREX序列作为参考序列在数据库中对17个脊椎动物的基因组中进行搜索，同时进行了系统发育关系的重建、适应性进化和功能分化的分析。我们发现TREX2基因在哺乳动物中进化保守;TREX1基因整体受到了较强的选择压力，我们检测到了2个受到强烈正选择的位点，并且受到选择的位点与突变致病的位点之间没有相关性。这些结果表明TREX1与病毒的博弈可能是导致TREX1加速进化的原因。