自然選擇對雞基因組進(jìn)化的影響.pdf

1、隨著越來越多的動物全基因組序列的公布，如何挖掘利用基因組數(shù)據(jù)中隱藏的內(nèi)在信息、利用基因組數(shù)據(jù)更好的為功能基因組研究服務(wù)成了當(dāng)前研究的一個熱點(diǎn)。本研究利用10種動物全基因組數(shù)據(jù)，通過比較基因組、生物信息學(xué)等方法，系統(tǒng)的分析了雞基因組中受到的自然選擇的基因，并且對基因復(fù)制后的進(jìn)化動力進(jìn)行了研究。在這些研究的基礎(chǔ)上，以對流感抗性的Mx基因?yàn)槔?，通過分子群體遺傳學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)等分析，詳細(xì)的研究了Mx基因的進(jìn)化以及重要功能變異位點(diǎn)。結(jié)果顯示，通過

2、比較基因組、生物信息學(xué)等方法，能有效的發(fā)現(xiàn)基因組中受到自然選擇的基因，為功能基因組研究提供了良好的研究基礎(chǔ)。 本研究首先利用10種動物的基因組數(shù)據(jù)，利用比較基因組學(xué)與生物信息學(xué)的方法，建立了脊椎動物物種特異復(fù)制數(shù)據(jù)庫(VLSD，http：//bioinformatics．cau．edu．cn/dupGene)，并且發(fā)布在網(wǎng)上供公共查詢。通過Web界面，研究人員可以自由查詢在10個脊椎動物中的物種特異復(fù)制的基岡，進(jìn)行Clustal

3、 W多序列比對以及GO查詢等。 我們首次完整的定義了10種物種特異復(fù)制的基因類型，在VLSD的基礎(chǔ)上，利用進(jìn)化生物學(xué)的方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究基因復(fù)制后的進(jìn)化動力學(xué)。本研究發(fā)現(xiàn)在雞基因組中，基因復(fù)制后有高達(dá)70％以上的基因受到自然選擇，顯著高于DDC模型預(yù)測的結(jié)果以及Ohno的理論預(yù)期，這些基因主要屬于分子功能分類(molecular function)。利用分支一位點(diǎn)模型，在948個基因家族中，我們系統(tǒng)的研究了雞分支中受到自然選擇的

4、基因。結(jié)果表明，用改進(jìn)的分支一位點(diǎn)模型發(fā)現(xiàn)了有大約20％的基因受到了自然選擇。對這些基因的功能注釋表明。這些基因主要與DNA復(fù)制、免疫等功能相關(guān)，構(gòu)成了重要的候選功能基因庫。 在系統(tǒng)尋找受到自然選擇的基因的基礎(chǔ)上，對影響雞流感抗性的基因Mx進(jìn)行了專門的研究。利用目前已有的數(shù)據(jù)，從分子群體遺傳學(xué)出發(fā)，發(fā)現(xiàn)Mx基因在哺乳動物中非常保守，處于負(fù)選擇狀態(tài)。分子進(jìn)化分析揭示了Mx基因在雞、鴨中加速進(jìn)化，并且在雞中的進(jìn)化速度比鴨還要快(Ta

5、jima’s RRT’X<'2>=7.17，p<0.01)。研究結(jié)果表明，在雞分支中，Mx基因受到強(qiáng)烈的自然選擇(ω=4.374，2△e=14.20，d.f.=1，p<0.001)，該基因至少有8個位點(diǎn)受到自然選擇(p<0.05)，并且這些位點(diǎn)已經(jīng)在雞分支中固定。結(jié)合其它的試驗(yàn)證據(jù)，我們推測雞為了抵抗物種特有的病原或者環(huán)境的改變，Mx基因在雞分支中已經(jīng)加速進(jìn)化。 本研究系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了雞基因組中受到自然選擇的基因。自然選擇在物種特異復(fù)