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鸟类丙氨酸乙醛酸氨基转移酶的分子进化研究

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摘要

第1章绪论

1.1鸟类

1.1.1鸟类简介

1.1.2鸟类分布

1.1.3鸟类起源与分类

1.1.4鸟类食性

1.2 AGT

1.2.1 AGT简介

1.2.2 AGT基因结构和功能

1.2.3乙醛酸代谢和AGT定位

1.2.4 AGT研究进展

1.3本研究目的和意义

第2章研究的鸟种类及特征

2.2斑尾咬鹃(Apaloderma vittatum)

2.3短嘴鸦(Corvus brachyrhynchos)

2.4斑胸草雀(Taeniopygia guttata)

2.5虎皮鹦鹉(Melopsittacus undulatu)

2.6双领鸽(Charadrius vociferus)

2.7游隼(Falcon peregrinus)

2.8帝企鹅(Aptenodytes forsteri)

2.9阿德利企鹅(Pygoscelis adeliae)

2.10原鸽(Columba livia)

2.11原鸡(Gallus gallus)

第3章材料与方法

3.1序列获得

3.2序列合成

3.2.1 AGT序列合成

3.2.2质粒抽提

3.2.3试剂耗材

3.3细胞实验

3.3.1实验材料

3.3.2实验方法

3.4食性划分

3.5进化分析

3.6相关性分析

4.1序列分析

4.2 AGT定位效率

4.3食性与定位效率相关性

4.4 AGT的分子进化

第5章讨论

参考文献

致谢

科研成果

附录

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摘要

丙氨酸乙醛酸氨基转移酶(alanine:glyoxylate aminotransferase1,缩写为AGT)是一种在肝脏中表达的酶,能将细胞中的乙醛酸代谢为甘氨酸,防止乙醛酸被氧化为有害的草酸;同时也可以参与糖异生过程,为动物提供能量。前人的研究表明,在哺乳动物中,当AGT表达MTS(mitochondrial targeting sequence)信号肽时,AGT靶向线粒体;当MTS信号肽不表达时,AGT则靶向过氧化物酶体。AGT不同细胞器的靶向与动物食性紧密相关,肉食性动物的AGT倾向于靶向线粒体;植食性动物的AGT倾向于靶向过氧化物酶体;杂食性动物的AGT能同时靶向线粒体和过氧化物酶体。AGT正确的细胞器定位对动物至关重要,如在PH1(primary hyperoxaluria type1)原发性高草尿酸症1型的病人中,由于AGT没有正确靶向过氧化物酶体,导致过氧化物酶体中的乙醛酸不能及时降解,最后乙醛酸被氧化为对生物体有害的革酸。 鸟类是物种丰富度最高的一类四足动物,且食性多样性丰富,是研究食性适应性进化的合适对象。目前关于鸟类AGT细胞器定位的研究非常匮乏,本文将探究鸟类AGT细胞器定位和食性的关系,以及AGT基因在鸟类食性分化过程中的分子进化过程。根据已有的48种鸟类基因组数据,我们通过BLAST方法得到14种不同食性鸟类AGT基因的全长序列,经过序列合成并构建到pEGFP-N3载体上,然后结合免疫荧光实验,最后得到11种鸟类AGT免疫荧光共定位图片。这些结果显示,食物中肉食比例高的鸟类其AGT线粒体定位效率要比肉食比例较低的鸟类定位效率高;相关性分析结果显示,鸟类AGT的线粒体定位效率和食物中肉食比例呈正相关,表明鸟类AGT不同的细胞器定位是为了适应其不同的食性。AGT基因进化分析结果显示,MTS比mature region(AGT被切除MTS信号肽后的成熟蛋白序列)有更快的进化速率,表明MTS可能经历了正选择而产生突变,使得不同食性鸟类的AGT具有不同的线粒体定位效率;同时,我们检测到MTS和mature regions都存在正选择位点。因此,AGT基因在鸟类中可能发生了与食性相关的适应性进化。

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