基于生物信息學(xué)的冷休克結(jié)構(gòu)域蛋白家族進(jìn)化研究.pdf

1、本文基于公共數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，以冷休克結(jié)構(gòu)域蛋白超家族為例，利用生物信息學(xué)的理論和方法，對冷休克結(jié)構(gòu)域蛋白超家族的分子進(jìn)化進(jìn)行深入研究，目的是揭示冷休克結(jié)構(gòu)域蛋白超家族基因起源和進(jìn)化的分子機制以及基因非編碼區(qū)調(diào)控作用，并為深入研究其他基因家族以及超家族進(jìn)化機制提供新的思路和方法。本文的主要研究結(jié)果如下： (1) 運用NJ法和ML法對84條冷休克結(jié)構(gòu)域蛋白的氨基酸序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹構(gòu)建，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)發(fā)育樹由3個大簇(CladeⅠ、C

2、ladeⅡ和CladeⅢ)構(gòu)成，其中CladeⅠ是包含物種種類最多的一簇，從魚類黑青斑河豚到哺乳動物人類，從基因結(jié)構(gòu)看這一簇成員基本都包含長度為64、34、90的外顯子，并且內(nèi)含子的插入相位也大致相同，這個位置正是編碼冷休克結(jié)構(gòu)域的氨基酸位置，說明冷休克結(jié)構(gòu)域在這些成員當(dāng)中是很保守的；CladeⅡ多是無脊椎動物一簇，從低等的克氏錐蟲到蜜蜂、果蠅，該簇在基因結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為外顯子數(shù)目少，且堿基數(shù)較多，同時在線蟲中還發(fā)現(xiàn)4種旁系同源產(chǎn)物Cey1

3、、Cey2、Cey3和Cey4蛋白；CladeⅢ是植物一簇聚集到一起，從系統(tǒng)發(fā)育樹中看CladeⅢ和CladeⅡ聚集在一個樹枝上，該簇含有的外顯子數(shù)目也是很少的，且內(nèi)含子數(shù)量少甚至不含有內(nèi)含子。 (2) 通過對氨基酸序列motif進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)高等動物比低等動物含有更多數(shù)量的motif，而在植物中含有的motif數(shù)量更少，但植物中單個motif種類的重復(fù)則較多。 (3) 對冷休克結(jié)構(gòu)域蛋白基因的mRNA的3′、5′U

4、TR區(qū)域進(jìn)行研究，結(jié)果表明在3′UTR區(qū)域的功能元件比5′UTR區(qū)域的多。采用同源序列比對發(fā)現(xiàn)在UTR區(qū)域的序列保守性相對較差，堿基間也發(fā)生了較大的突變。 (4) 對各個冷休克結(jié)構(gòu)域蛋白基因中的內(nèi)含子做重復(fù)序列分析，發(fā)現(xiàn)在由無脊椎動物到脊椎動物進(jìn)化的過程中，內(nèi)含子重復(fù)序列元件在增多，但重復(fù)序列元件增加的數(shù)量各有不同，說明內(nèi)含子在插入外顯子中的位點也相應(yīng)的增多。此外，親緣關(guān)系相近的物種，其重復(fù)序列元件在基因結(jié)構(gòu)上又具有一定的相似