人類Y染色體回文序列的進(jìn)化分析.pdf

1、隨著人類基因組計(jì)劃的完成，以及其它物種測序工作的大規(guī)模進(jìn)行和逐漸完成，大量生物基因組DNA序列信息被挖掘和存儲(chǔ)到各種數(shù)據(jù)庫中。與此同時(shí)，生物信息學(xué)的飛速發(fā)展和大量生物學(xué)軟件的開發(fā)，為分析龐大的DNA序列數(shù)據(jù)提供了有效的工具?，F(xiàn)在通過互聯(lián)網(wǎng)，人們可以快速地搜索和獲取這些信息，因此，全面、系統(tǒng)地把握基因組顯著特征，分析物種的進(jìn)化成為當(dāng)前生物學(xué)研究的一個(gè)重要課題。 2003年，人類男性Y染色體測序工作完成。Y染色體的男性特異區(qū)常染色質(zhì)

2、中最顯著的特征是具有8個(gè)巨大的回文序列(P1-P8)。這些回文包含了幾乎所有的男性特異性表達(dá)基因和轉(zhuǎn)錄單元，對男性性別特征的進(jìn)化有非常重要的意義。在生物基因組中，長回文序列非常不穩(wěn)定，往往導(dǎo)致所在基因組的破損、缺失和淘汰。而Y染色體中的8個(gè)巨大回文至少穩(wěn)定遺傳了幾百萬年。由于其重要的生物學(xué)意義和獨(dú)特的進(jìn)化穩(wěn)定性，本文深入研究和討論了人類Y染色體上巨大回文序列的進(jìn)化特征。主要研究成果可概括為如下四個(gè)方面： 1.研究了P2和P3回文

3、內(nèi)串聯(lián)重復(fù)區(qū)中重復(fù)單元的突變頻率和突變類型。結(jié)果顯示出這些串聯(lián)重復(fù)序列中的重復(fù)單元具有明顯不同的突變偏好，因而導(dǎo)致的結(jié)果是：在P2重復(fù)區(qū)中的GC含量呈上升狀態(tài)，而P3重復(fù)區(qū)中的GC含量正急劇下降。分析得出：許多不同的因素和突變模型，及一些來自于P2、P3巨大回文結(jié)構(gòu)的影響，共同控制著串聯(lián)重復(fù)序列的突變類型。 2.研究了P2、P3回文的結(jié)構(gòu)特征和序列組成，進(jìn)而討論了回文序列特征的統(tǒng)一性和多樣性。在此基礎(chǔ)上，提出了一種P3回文的進(jìn)化

4、模型。 3.討論了P2回文內(nèi)串聯(lián)重復(fù)序列的進(jìn)化特征。嘗試把一個(gè)重復(fù)序列劃分成幾個(gè)子重復(fù)序列，利用重復(fù)單元之間的差異位點(diǎn)信息，引入聚類和相關(guān)分析的方法確定重復(fù)序列中不同成分之間的關(guān)系。結(jié)果顯示出一個(gè)重復(fù)序列中包含的子重復(fù)序列之間存在不同的進(jìn)化特征。 4.旨在建立一種方法，通過分析DNA某些序列特征，可以在大尺度上區(qū)別出有基因進(jìn)化趨勢的序列。初期結(jié)果顯示：含“CG”的三聯(lián)體的分布似乎都有一個(gè)共同特征：相鄰位點(diǎn)之間的各種“距離

5、值”都有著相同的出現(xiàn)概率。 目前，人們對人類Y染色體男性特異區(qū)8個(gè)巨大回文序列的進(jìn)化以及序列特征知之甚少，現(xiàn)有的文獻(xiàn)主要集中于研究由回文序列之間的同源序列引起的疾病(男性不育癥)和染色體變化，只有通過查閱有關(guān)Y染色體，以及有關(guān)男性不育癥的文獻(xiàn)，才能間接地對這8個(gè)巨大回文結(jié)構(gòu)以及其中基因等序列信息有所了解。本文通過分析人類Y染色體回文序列所遵循的進(jìn)化特征，深入地研究了Y染色體回文序列的起源以及生物學(xué)功能，希望為最終揭開性別起源和穩(wěn)