趋化因子及其受体家族分子适应性进化分析

Branch-Site模型是检测基因序列中单个密码子位点是否具有选择作用的统计学方法。该模型能有效地检测基因在进化历程中是否受到选择作用, 并预测出那些在进化过程中对功能分化有重要贡献的、受正选择作用的密码子位点。趋化因子是一类控制免疫细胞定向迁移的细胞因子, 其功能行使由趋化因子受体介导。该文用Branch-Site模型分析趋化因子及其受体基因家族的分子适应性, 发现只有少数种类基因受到正选择作用, 如RANTES、CCR5等。并预测出一些可能受到正选择作用的位点, 蛋白3D分析显示, 它们均位于趋化因子和相应受体相互作用的结构区域。     

哺乳动物cd59基因的进化

采用PCR以及BLAST方法从5种哺乳动物中获得了cd59基因的编码区序列, 结合 GenBank中已有的序列, 计算cd59基因在哺乳动物中的核苷酸替换速率. 对非同义替换速率和同义替换速率进行比较的结果显示, cd59在哺乳动物中总体上受到负选择作用; 用PAML软件“位点-特异”模型检测到4个受到正选择作用的位点, 4个位点分布于分子表面, 其中2个位于功能重要的区域; 此外, 用“支-位点-特异”模型在小鼠通过基因复制后形成的cd59a和cd59b上检测正选择引起的加速进化, 并检测到该支系特异的正选择位点1个.     

江浙沪地区乙肝病毒B、C基因型S基因突变及选择压力分析

目的系统分析江浙沪三地的乙肝病毒B、C基因型S基因突变和选择压力情况,以期为乙型肝炎的防治提供理论依据。方法采用NCBI数据库提供的乙肝病毒序列,分为B、C基因型两组,分析突变情况,同时采用Datamonkey进行选择压力分析和Bioedit进行氨基酸置换熵值分析。结果S基因226个氨基酸位点突变分析中,产生突变有位点122个,位点突变率C基因型(45.58%)高于B基因型(30.09%)(χ~2=11.523,P=0.001);总突变率C基因型(1.36%)高于B基因型(0.80%)(χ~2=46.642,P=0.000);α决定簇突变率C基因型(2.40%)高于B基因型(0.96%)(χ~2=20.524,P=0.000)。B基因型α决定簇突变率高于总突变率(χ~2=0.735,P=0.391);C基因型α决定簇突变率高于总突变率(χ~2=44.467,P=0.000)。B基因型氨基酸突变最多的位点为200、213、161和21位点,C基因型氨基酸突变最多的位点为126、68、3、53和194位点。两个基因型dN/dS均值均小于1。B基因型没有发现正向选择位点,发现8个负向选择位点。C基因型发现7个正向选择位点,17个负向选择位点。B基因型仅发现一个易突变位点(200位),C基因型也仅发现一个易突变位点(126位),大多数氨基酸位点熵值0.4。结论江浙沪地区S基因突变率水平较低,其中C基因型位点突变率、α决定簇突变率和总突变率高于B基因型,α决定簇突变率高于总突变率。C基因型经历外界环境免疫选择压力和自身进化压力双重影响,自身进化压力强于外界环境免疫选择压力;而B基因型主要遭受自身进化压力。尤其要格外关注C基因型的进化进程。     

水溞基因组P450基因家族的分析

利用水溞基因组mRNA和氨基酸数据库对P450基因进行搜索和分析．结果显示：在水溞基因组中发现71个P450基因,它们分别属于15个P450家族和17个亚家族．是一个典型的多基因家族。以氨基酸相似度大于60％为标准对水溞P450基因进行分组．则71个P450基因中．16个为孤儿基因,不能被归入任何一组：其余55个可归入12个组,其中8个组,包含47条序列适合于正选择和基因转换分析。结果表明：有3个组,含22个基因显著受到正选择压力作用．其中的2个组．含18个基因有正选择概率大于95％的氨基酸位点228E或277T．228E和277T分别位于底物识别位点SRS2和SRS5;有5个组,包含19个基因显示显著的基因转换事件;既显著受到正选择压力作用,又参与基因转换的基因共12个：相反．检测出既没有受到显著的正选择压力作用．又没有基因转换的基因18个。可见．发生基因转换的基因与受到显著正选择的基因有高度的相关性：发生过基因转换的基因中63．2％都受到显著的正选择压力作用,同时,受正选择压力作用的基因中有54．5％发生了基因转换。此外．鉴定出20个不同的基序．其中有5条基序在90％以上的基因中出现。     

裸子植物中光敏色素PHY-PAS1 结构域的适应性进化

光敏色素是一类红光/远红光受体, 在植物种子萌发到成熟的整个生长发育过程中均起重要的调节作用。光敏色素PHYPAS1 结构域存在于光敏色素基因家族的所有成员中, 对调节发色团的光谱特性和光信号转导非常关键。光敏色素基因家族通过基因重复产生, 而基因重复可能与物种形成有关。PHYP基因是裸子植物光敏色素基因家族发生第1次重复后产生的, 并且以单拷贝形式存在。为了研究不同裸子植物PHYP基因编码蛋白的PHY-PAS1结构域在进化过程中是否受到相同的选择压力以及是否发生了适应性进化, 该研究利用分支模型、位点模型以及分支-位点模型对裸子植物31条PHYP基因序列编码蛋白的PHY-PAS1结构域所受到的选择压力进行了分析。结果表明, 在由PHY-PAS1结构域序列构建的系统树中, 多数分支处于强烈的负选择压力下 (w<1); 有14个分支处于正选择压力下 (w>1), 其中13个分支发生在属内种间; 与之相比, 在较为古老的谱系中相对缺少这种正选择压力。     

裸子植物中光敏色素PHY-PAS1结构域的适应性进化

光敏色素是一类红光／远红光受体,在植物种子萌发到成熟的整个生长发育过程中均起重要的调节作用。光敏色素PHY-PAS1结构域存在于光敏色素基因家族的所有成员中,对调节发色团的光谱特性和光信号转导非常关键。光敏色素基因家族通过基因重复产生,而基因重复可能与物种形成有关。PHYP基因是裸子植物光敏色素基因家族发生第1次重复后产生的,并且以单拷贝形式存在。为了研究不同裸子植物PHYP基因编码蛋白的PHY-PAS1结构域在进化过程中是否受到相同的选择压力以及是否发生了适应性进化,该研究利用分支模型、位点模型以及分支．位点模型对裸子植物31条PHYP基因序列编码蛋白的PHY-PAS1结构域所受到的选择压力进行了分析。结果表明,在由PHY-PAS1结构域序列构建的系统树中,多数分支处于强烈的负选择压力下（ω〈1）：有14个分支处于正选择压力下（ω〉1）,其中13个分支发生在属内种间;与之相比,在较为古老的谱系中相对缺少这种正选择压力。     

啮齿目核糖酸酶5基因(RNase5)的分子进化

RNase5是RNASE A基因超家族中的一个重要成员,是分子进化研究的理想模型之一。基于基因组水平,我们对啮齿目的3个进化枝10科17个物种开展RNase5的分子进化研究。利用TBlastN及BlastN方法鉴定每个基因组的RNase5基因,发现该基因在啮齿目的Ctenohystrica所有物种发生丢失,时间是在Ctenohystrica形成之后;邻接法和最大似然法构建的系统发育树均支持RNase5在“与小家鼠相关的进化枝”的小家鼠、褐家鼠和拉布拉多白足鼠发生三次独立基因复制事件;利用PAML软件的枝模型、位点模型及枝-位点模型计算选择压力,均检测到RNase5基因受到强烈的正选择作用。总之,我们的研究深入系统开展了RNase5在啮齿目中的分子进化,增加了该基因研究的多样性,为进一步系统认识该基因在动物的适应性进化遗传机制奠定了基础。     

弯枝藻属rbcL基因的适应性进化分析

为探讨淡水红藻的叶绿体基因及其适应性进化特征,选取弯枝藻属(Compsopogon)及相近外类群的rbc L基因共17条,利用PAML 4.9软件,对弯枝藻属rbc L基因编码蛋白进行生物信息学分析,并分别采用分支模型、位点模型以及分支-位点模型对基因的选择位点进行检测。结果表明,弯枝藻属rbc L基因编码蛋白的二级结构主要由α螺旋和β折叠构成,结构稳定。采用最大似然法构建的系统发育树表明,内类群为单一物种,分为3个小分支,具有一定地理分布规律。在3种进化模型中均未检测到统计上显著的正选择位点,表明绝大多数位点处于负选择压力下。因此,弯枝藻属rbc L基因未发生适应性进化。     

蕨类植物叶绿体rps4基因的适应性进化分析

在原核生物和植物叶绿体中,RPS4(ribosomal protein small subunit4)在核糖体30S小亚基形成起始过程中发挥重要作用;该蛋白在植物中由叶绿体rps4基因编码。为验证蕨类植物在白垩纪适应被子植物兴起而发生分化的观点,本文以23种蕨类植物为研究对象,利用分支模型、位点模型和分支位点模型对其叶绿体rps4基因进化适应性进行分析。分支模型检测到4个可能存在正选择的分支;位点模型和分支位点模型虽然没有检测出正选择位点,但是位点模型检测出了85个负选择位点。通过研究我们仅仅得出a、b两个代表水龙骨类的分支处于正选择压力下,这与水龙骨类在白垩纪发生辐射式演化的理论相一致。同时rps4基因处于强烈的负选择压力这一事实表明该基因的功能与结构已经趋于稳定。     

丙型肝炎病毒5个基因的正选择位点研究

按照时间和亚型筛选丙型肝炎病毒5个主要基因(E1、E2、NS3、NS5A和NS5B)的正选择位点,并分析其变化规律。研究结果表明这些基因在总体上均受到纯化选择压力(平均ω<1),且大小依次是E2相似文献