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碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)蛋白组成了一个存在于真核生物中的转录因子超家族,在微小如酵母、大到如人类的生物中都有发现。它们在调控真核生物的神经发育、性别决定、肌肉生成、细胞命运决定以及响应环境信号等发育过程中发挥重要作用。bHLH这一名称来自于高度保守的结构基序,即包含约60个氨基酸、由一个碱性(basic)区域和两个被可变长度环分开的螺旋区域(HLH)组成的结构域。目前,根据bHLH蛋白与DNA结合的特性将其分为6个大组;此外,根据它们在调控不同发育与生理过程中的作用将它们分为45个家族。地中海果蝇(Ceratitis capitata)是广泛分布于世界各地的一种果蝇。它们以水果为食并在其中繁殖,因而对水果造成很大的物理及经济损害。为了控制地中海果蝇的危害,了解其生长发育机理具有重要意义。地中海果蝇的基因组测序计划在2016年9月即已完成,而其基因组中编码了多少个bHLH基因还未见报道。因此,我们开展了Blast搜索与系统发生分析来建立地中海果蝇bHLH(CcbHLH)基因的清单。无刚毛-盾片复合体(achaete-scute complex,ASC)基因编码在神经发育中发挥重要作用的bHLH蛋白。目前,昆虫ASC基因被分成两个不同的家族,即ASCa与ASCb家族。然而,一些已鉴定出的昆虫ASC基因并不是其它动物(例如:线虫、哺乳动物)中已知ASCb家族基因的直系同源基因。此外,许多ASC基因在GenBank(www.ncbi.nlm.nih.gov)中的注释也有很大不同。因此,我们对41个昆虫物种的ASC基因开展了电子克隆,同时对它们与其它动物中已知ASC基因的进化关系进行了分析。我们以上两方面工作所取得的主要结果如下:1、CcbHLH蛋白鉴定。在地中海果蝇基因组中发现了59个bHLH基因,这一数目与黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)中相同。59种地中海果蝇bHLH蛋白在GenBank中都有注释;然而,只有21种与我们的分类结果相符,余下38种CcbHLH蛋白要么与我们的分类不同、要么被注释为假定蛋白。因此,我们的工作为更新38种CcbHLH蛋白提供了有用信息。2、特殊CcbHLH基因。在59个地中海果蝇bHLH基因中,3个H/E(spl)家族基因没有与D.melanogaster基因形成直系同源分支,提示这些基因可能采用了不同的演化形式。此外,相较于其它昆虫物种,地中海果蝇与黑腹果蝇具有更多数量的H/E(spl)家族基因;它们的H/E(spl)家族有11个基因,而其它昆虫的H/E(spl)家族只有4~8个基因。3、昆虫ASC基因鉴定与分类。在41个昆虫物种中共鉴定出108个ASC基因。系统发生分析显示其中的14个基因不属于已知的ASCa和ASCb家族;此外,这14个基因编码的bHLH基序所具有的氨基酸与ASCa和ASCb家族基因编码的氨基酸有明显不同。因此,我们提出用ASCc作为新的家族名称来划分这些基因,并提议将这一家族中的基因命名为Asl(Achaete-scute-like)。这一命名方式可以用于纠正GenBank中对昆虫ASC基因的不恰当注释,也可用于对新发现的昆虫ASC基因进行准确分类。4、昆虫ASC基因进化。我们的调查数据显示,昆虫ASC基因的组成与位点在不同目(order)甚至在不同科(family)中均有很大不同。进一步的系统发生分析揭示出昆虫ASC基因在进化中发生了很大分歧,不同目/科的昆虫遵循了不同的演化路径。首先,膜翅目(Hymenoptera)、半翅目(Hemiptera)、虱毛目(Phthiraptera)昆虫中的ASC基因在从昆虫的共同祖先中分离后很快就发生分歧了。第二,在鳞翅目(Lepidoptera)、双翅目(Diptera)昆虫中在较近的时期里发生了独立的基因重复事件。第三,鞘翅目(Coleoptera)、蜚蠊目(Blattodea)昆虫中的ASC基因具有相同的组成与位点,显示鞘翅目昆虫与蜚蠊目昆虫的亲缘关系比与其它昆虫更近。最后,Asl基因只出现在特殊目/科的昆虫中,提示半翅目、双翅目、蜚蠊目昆虫在进化过程中可能发生了基因丢失。综上所述,本研究有助于更新对地中海果蝇bHLH蛋白的注释,有助于对新发现的昆虫ASC基因进行准确分类;本研究也加深了对地中海果蝇bHLH基因与其它昆虫bHLH基因之间、以及不同谱系之间昆虫ASC基因进化关系的理解。