Insulin-IGF途徑基因共進化分析及人類基因酵母雙雜結(jié)果的共進化分析.pdf

1、生物學(xué)上的所謂進化或者演化(Evolution)，是指生物在變異、遺傳與自然選擇作用下的演變發(fā)展、物種淘汰和物種產(chǎn)生過程，它是生物重要的基本特征。而關(guān)系密切的生物，如花和采粉的動物、寄生蟲和寄主、捕食者和被捕者等，一方成為另一方的選擇力量，因而在進化上發(fā)展了互相適應(yīng)的特性。這種互相適應(yīng)進化的現(xiàn)象稱為協(xié)同進化或共進化(co-evolution)，是進化中的有趣的環(huán)節(jié)之一。在分子水平，核酸與蛋白質(zhì)序列的突變通常被認為是中性的，相應(yīng)發(fā)生變化的

2、基因的功能與最終命運決定于其突變以及隨機漂變的情況。不過一些功能關(guān)聯(lián)基因的進化則不同于正常的方式。為了維持較好的互作關(guān)系以行使其生理功能，它們在特定的時間內(nèi)相互影響，相互適應(yīng)，協(xié)同變化，這種情況稱為分子共進化。分子共進化體現(xiàn)了功能關(guān)聯(lián)的基因所經(jīng)歷的相似進化歷程，具體特征可以表現(xiàn)在不同的方面，比如基因組水平、序列水平和表達水平等。分析目標(biāo)基因的這些共進化特征可以促進相應(yīng)的基因功能研究?；蚪M水平的分子共進化特征分析已經(jīng)在原核生物基因研究中

3、得到一定的應(yīng)用，而對于高等真核生物，其基因組結(jié)構(gòu)與原核生物有很大不同，相對而言，基于序列信息的量化的分子進化樹比較分析顯得更為適合。 Insulin／IGF(胰島素，類胰島素)信號途徑存在于不同進化水平的物種中(從酵母到人類)，這個進化保守的途徑與許多重要的功能調(diào)節(jié)有關(guān)，比如生長發(fā)育、代謝調(diào)控、血糖控制等等，最新的研究認為該途徑還和壽命長短有關(guān)。我們采用量化的分子進化樹比較的方法對不同物種中的胰島素／類胰島素內(nèi)分泌調(diào)節(jié)途徑的相關(guān)

4、基因進行了共進化分析。所選擇的物種包括人、黑猩猩、大小鼠、雞和魚等高等真核生物，所分析的基因包括INS、IGF-I、IR，IGF-IR、IRS等各物種共有的該途徑關(guān)鍵基因。通過序列收集，進化距離矩陣構(gòu)建以及進化相關(guān)性分析，我們得到了該途徑中不同基因間的共進化關(guān)系。結(jié)果顯示一些已知的存在互作關(guān)系的蛋白間的共進化關(guān)系比較緊密，具體表現(xiàn)在進化相關(guān)性很大；而不直接互作的蛋白之間的共進化關(guān)系較為松散，具體表現(xiàn)在進化相關(guān)性較小；無功能關(guān)聯(lián)關(guān)系的途徑

5、基因間以及所選擇的無互作關(guān)系的陰性參照基因與途徑基因間的進化相關(guān)性則顯著較低。同時基于進化相關(guān)性，我們對一些功能未知的基因如魚類中的復(fù)制基因，雞中的可能的IRS基因進行了功能預(yù)測分析。 以此為基礎(chǔ)，我們對人類DUSPl8、PP2CK、LNX這三個基因進行了類似的共進化分析。這三個新基因是由本實驗室克隆報道，并已經(jīng)做了酵母雙雜交實驗來尋找相互作用蛋白。針對DUSPl8、PP2CK、LNX，我們選擇了十一個高等真核物種的相關(guān)序列，計