魚類TLR9及TfR基因的分子進(jìn)化分析.pdf

1、魚類是進(jìn)化較早的脊椎動物，由于其特殊的進(jìn)化地位，已成為分析低等和高等脊椎動物間先天免疫和適應(yīng)性免疫機(jī)制差異的理想類群。先天性免疫對魚類的生存尤為重要，它能通過模式識別受體來識別異己成分。Toll樣受體9(Toll-like receptor, TLR9)作為模式識別受體能夠識別微生物上未甲基化的CpG寡核苷酸基序，被認(rèn)為能與其配體經(jīng)歷協(xié)同進(jìn)化。因此，我們在無脊椎動物和脊椎動物中檢索了TLR9基因進(jìn)行進(jìn)化分析。枝點(diǎn)模型在脊椎動物、魚類及鱸

2、形目魚類的祖先枝上找到了正選擇位點(diǎn)，然而在哺乳動物的祖先枝上卻沒有發(fā)現(xiàn)，表明存在于水生和陸生環(huán)境中的不同病原微生物促使水生和陸生動物改變了它們的基因去適應(yīng)所處的環(huán)境。位點(diǎn)模型顯示了現(xiàn)存哺乳類的TLR9基因經(jīng)歷了正選擇。而現(xiàn)存魚類的正選擇只發(fā)生鱸形目中，共發(fā)現(xiàn)14個正選擇位點(diǎn)。其中，2個位點(diǎn)位于亮氨酸重復(fù)序列(leucine-rich repeats，LRR)的氨基酸插入片段上，該區(qū)域負(fù)責(zé)結(jié)合DNA;3個位點(diǎn)位于能夠影響TLR折疊的凸面;

3、6個位點(diǎn)位于包含TLR配體結(jié)合位點(diǎn)的β-折疊凹面。在其它最大似然法(ML)中，我們檢測出了3個與M8模型檢測結(jié)果相同的正選擇位點(diǎn)，它們都位于LRR區(qū)。鱸形目TLR9基因LRR區(qū)受到的正選擇壓力可能與其要適應(yīng)所處環(huán)境中快速進(jìn)化的病原微生物有關(guān)。
　　魚類是變溫動物，其與恒溫動物在鐵參與的能量代謝上存在差異。此外，魚類還經(jīng)歷了一次特有的全基因組復(fù)制事件?；驈?fù)制后，其中一個基因拷貝通常會保留原有功能，而另一個拷貝可能會丟失或者進(jìn)化出新

4、功能。轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1(transferrinreceptor, TfR1)和TfR2在調(diào)節(jié)體內(nèi)鐵平衡過程中起到關(guān)鍵的作用。在硬骨魚類中，TfR1基因保留了兩個拷貝，即TfR1a和TfR1b，而在其他脊椎動物中僅保留一個拷貝。因此，我們從數(shù)據(jù)庫中檢索了TfR1和TfR2基因來進(jìn)行進(jìn)化分析以檢測它們受到的正選擇壓力。枝點(diǎn)模型在哺乳類TfR基因的祖先枝上檢測到正選擇位點(diǎn)，而在爬行動物的祖先枝上卻沒有發(fā)現(xiàn);在硬骨魚的TfR1的祖先枝上檢測到正選

5、擇位點(diǎn)，而在硬骨魚的TfR2的祖先枝上卻沒有發(fā)現(xiàn);在硬骨魚TfR1a和TfR1b的祖先枝上都檢測到正選擇位點(diǎn)。功能枝長分析顯示哺乳動物的TfR基因比魚類的經(jīng)歷了更多的功能分歧。結(jié)果表明恒溫動物和變溫動物在能量需求和需氧代謝上的不同導(dǎo)致爬行動物和哺乳動物TfR基因的祖先枝受到不同的正選擇壓力;魚類特有的全基因組復(fù)制促進(jìn)了魚類TfR1基因的進(jìn)化;哺乳類的TfR可能比魚類的TfR經(jīng)歷了更強(qiáng)且更廣泛的正選擇壓力。位點(diǎn)模型和其它的ML法在現(xiàn)存哺乳