基于生物信息學的冷休克結構域蛋白家族進化研究.pdf

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

2、ladeⅡ和CladeⅢ)構成，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，從基因結構看這一簇成員基本都包含長度為64、34、90的外顯子，并且內含子的插入相位也大致相同，這個位置正是編碼冷休克結構域的氨基酸位置，說明冷休克結構域在這些成員當中是很保守的；CladeⅡ多是無脊椎動物一簇，從低等的克氏錐蟲到蜜蜂、果蠅，該簇在基因結構上表現為外顯子數目少，且堿基數較多，同時在線蟲中還發(fā)現4種旁系同源產物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目也是很少的，且內含子數量少甚至不含有內含子。 (2) 通過對氨基酸序列motif進行分析，發(fā)現高等動物比低等動物含有更多數量的motif，而在植物中含有的motif數量更少，但植物中單個motif種類的重復則較多。 (3) 對冷休克結構域蛋白基因的mRNA的3′、5′U

4、TR區(qū)域進行研究，結果表明在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) 對各個冷休克結構域蛋白基因中的內含子做重復序列分析，發(fā)現在由無脊椎動物到脊椎動物進化的過程中，內含子重復序列元件在增多，但重復序列元件增加的數量各有不同，說明內含子在插入外顯子中的位點也相應的增多。此外，親緣關系相近的物種，其重復序列元件在基因結構上又具有一定的相似