Insulin/IGF途径基因共进化分析及人类基因酵母双杂结果的共进化分析

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生物学上的所谓进化或者演化(Evolution)，是指生物在变异、遗传与自然选择作用下的演变发展、物种淘汰和物种产生过程，它是生物重要的基本特征。而关系密切的生物，如花和采粉的动物、寄生虫和寄主、捕食者和被捕者等，一方成为另一方的选择力量，因而在进化上发展了互相适应的特性。这种互相适应进化的现象称为协同进化或共进化(co-evolution)，是进化中的有趣的环节之一。在分子水平，核酸与蛋白质序列的突变通常被认为是中性的，相应发生变化的基因的功能与最终命运决定于其突变以及随机漂变的情况。不过一些功能关联基因的进化则不同于正常的方式。为了维持较好的互作关系以行使其生理功能，它们在特定的时间内相互影响，相互适应，协同变化，这种情况称为分子共进化。分子共进化体现了功能关联的基因所经历的相似进化历程，具体特征可以表现在不同的方面，比如基因组水平、序列水平和表达水平等。分析目标基因的这些共进化特征可以促进相应的基因功能研究。基因组水平的分子共进化特征分析已经在原核生物基因研究中得到一定的应用，而对于高等真核生物，其基因组结构与原核生物有很大不同，相对而言，基于序列信息的量化的分子进化树比较分析显得更为适合。 Insulin／IGF(胰岛素，类胰岛素)信号途径存在于不同进化水平的物种中(从酵母到人类)，这个进化保守的途径与许多重要的功能调节有关，比如生长发育、代谢调控、血糖控制等等，最新的研究认为该途径还和寿命长短有关。我们采用量化的分子进化树比较的方法对不同物种中的胰岛素／类胰岛素内分泌调节途径的相关基因进行了共进化分析。所选择的物种包括人、黑猩猩、大小鼠、鸡和鱼等高等真核生物，所分析的基因包括INS、IGF-I、IR，IGF-IR、IRS等各物种共有的该途径关键基因。通过序列收集，进化距离矩阵构建以及进化相关性分析，我们得到了该途径中不同基因间的共进化关系。结果显示一些已知的存在互作关系的蛋白间的共进化关系比较紧密，具体表现在进化相关性很大；而不直接互作的蛋白之间的共进化关系较为松散，具体表现在进化相关性较小；无功能关联关系的途径基因间以及所选择的无互作关系的阴性参照基因与途径基因间的进化相关性则显著较低。同时基于进化相关性，我们对一些功能未知的基因如鱼类中的复制基因，鸡中的可能的IRS基因进行了功能预测分析。以此为基础，我们对人类DUSPl8、PP2CK、LNX这三个基因进行了类似的共进化分析。这三个新基因是由本实验室克隆报道，并已经做了酵母双杂交实验来寻找相互作用蛋白。针对DUSPl8、PP2CK、LNX，我们选择了十一个高等真核物种的相关序列，计算了它们与各自的酵母双杂交筛选阳性基因间的共进化相关性。根据有功能关联的基因其共进化相关性较高的原则，我们将酵母双杂阳性基因进行了排序，得到了一些相关性很高的基因，同时按一定阈值排除了一些相关性较低的基因。结合别的已有的功能研究，我们预测了一些可能存在特别的功能关联的基因作为进一步实验的候选目标。

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作者
窦同海;
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作者单位

复旦大学;

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授予单位复旦大学;
学科遗传学
授予学位博士
导师姓名毛裕民;
年度 2005
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类进化遗传学;
关键词
基因共进化; 酵母双杂; 人类基因;

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