HIF-1α和HIF-2α基因在靈長(zhǎng)類中的分子進(jìn)化研究.pdf

1、靈長(zhǎng)目(Order Primates)是脊索動(dòng)物門(Phylum Chordata)哺乳綱(Mammalia)的一個(gè)目。非人靈長(zhǎng)類在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機(jī)能和生化代謝方面與人相似，一直以來(lái)都是研究的熱點(diǎn)，氧穩(wěn)態(tài)的維持是生物體細(xì)胞生命活動(dòng)的基本前提，主要的維持氧平衡的調(diào)節(jié)因子是缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factors，HIFs)，HIEs是由調(diào)節(jié)亞基α和結(jié)構(gòu)亞基β組成的二聚體，HIF-α亞基有3種異構(gòu)體，分別是HIF-1

2、α，HIF-2α和HIF-3α，其中HIF-1α、HIF-2α是細(xì)胞在缺氧應(yīng)答反應(yīng)中最重要的調(diào)節(jié)因子，通過對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物HIF-1α和HIF-2α的分子進(jìn)化研究，將有助于理解靈長(zhǎng)類動(dòng)物應(yīng)對(duì)這一自然選擇時(shí)，表現(xiàn)出的適應(yīng)與進(jìn)化。
　　本研究通過PCR擴(kuò)增技術(shù)及測(cè)序技術(shù)，獲得4個(gè)靈長(zhǎng)類動(dòng)物HIF-1α和HIF-2α的完整編碼區(qū)序列，它們分別是川金絲猴（Pygathrix roxellanae）、豚尾猴（Macacanemestrina）、

3、藏酋猴（Macaca thibetana）、和白臀葉猴（Pygathrix nemaeus），從公共數(shù)據(jù)庫(kù)中下載得到10個(gè)其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物的HIF-1α和HIF-2α基因完整編碼區(qū)序列。在基于這些物種HIF-1α和HIF-2α基因編碼區(qū)序列的基礎(chǔ)上，利用MEGA6.0及Lasergene軟件包對(duì)序列進(jìn)行整理分析核苷酸和氨基酸序列特征，利用Bioedit軟件內(nèi)置程序?qū)π蛄械南嗨贫冗M(jìn)行計(jì)算，NCBI在線預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域，分別使用鄰接(NJ)法

4、和最大似然(ML)法對(duì)兩個(gè)基因進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹的重建，利用分子進(jìn)化的相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物中HIF-1α和HIF-2α基因的進(jìn)化情況進(jìn)行初步探討，并得到如下一些主要結(jié)果:
　　1)本研究成功擴(kuò)增出川金絲猴、豚尾猴、藏酋猴、白臀葉猴的HIF-1α和HIF-2α基因完整編碼區(qū)序列;HIF-1α基因序列在這四個(gè)物種中的長(zhǎng)度為2481 bp，HIF-2α基因的長(zhǎng)度在白臀葉猴屬的兩個(gè)物種白臀葉猴和藏酋猴中為2610bp，在獼猴屬的川金絲猴

5、和豚尾猴中為2595 bp。
　　2)利用測(cè)得的序列和數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)報(bào)道的序列對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物的同源性進(jìn)行比較，同源性結(jié)果顯示，相似度均較高，HIF-1α基因核苷酸的同源性在93％以上，氨基酸同源性在95％以上;HIF-2α基因核苷酸的同源性在87％以上，氨基酸同源性在88％以上;除此之外，原猴亞目表現(xiàn)出與人猿亞科較高的相似度。
　　3)通過NCBI在線CDD軟件預(yù)測(cè)HIF-1α和HIF-2α蛋白的保守結(jié)構(gòu)域，結(jié)果顯示，HIF-1

6、α與HIF-2α蛋白均具有非常明顯的bHLH-PAS結(jié)構(gòu)、ODD區(qū)和C-TAD區(qū)，且這兩個(gè)基因的結(jié)構(gòu)相似。
　　4)通過鄰接法和最大似然法對(duì)所獲得的HIF-1α與HIF-2α基因構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)果顯示NJ樹和ML樹具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分為人、大猿、小猿、舊大陸猴、新大陸猴和原猴6個(gè)大的聚類，各類靈長(zhǎng)類動(dòng)物的物種很好的聚為單群，且分枝間的分歧通過置信值得到了很好的支持。
　　5)通過PAML平臺(tái)和對(duì)靈長(zhǎng)類的進(jìn)化速率進(jìn)行估算，

7、選擇壓力顯示HIF-1α和HIF-2α在各物種間受到了強(qiáng)烈的純凈化選擇，表明他們的功能對(duì)生物的生命維系具有重要的作用。按照原猴、新大陸猴、舊大陸猴、小猿、大猿和人分類，HIF-1α在各類群中的進(jìn)化速率并沒有表現(xiàn)出明顯的差異，HIF-2α則有顯著的差異，且在原猴亞目檢測(cè)多個(gè)正選擇位點(diǎn)。
　　本研究從分子進(jìn)化的角度出發(fā)，探討HIF-1α和HI F-2α基因在靈長(zhǎng)類中的系統(tǒng)發(fā)育及選擇壓力，為靈長(zhǎng)類轉(zhuǎn)錄因子基因的進(jìn)化研究提供基礎(chǔ)，為更好的