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转座子是一段可以在基因组中移动的DNA序列,广泛分布在真核生物基因组中。根据转座机制的差异主要分为RNA转座子(“复制-粘贴”机制)和DNA转座子(“剪切-粘贴”机制)两大类。随着基因组数据不断地被解析,越来越多的研究发现转座子在生物演化过程中扮演着重要角色。Tc1/Mariner转座子属于DNA转座子中的一个超家族,在鱼类和两栖类中颇为丰富。鱼类作为最为古老的脊椎动物类群,他们的起源可以追溯到距今约5亿年前的寒武纪时期。在经历了漫长的演化后,鱼类的数量已超过30000种。由于Tc1/Mariner转座子在多数鱼类基因组中具有超高的比例,这使一些研究者对鱼类中Tc1/Mariner转座子的研究产生了兴趣。目前多数鱼类中Tc1/Mariner转座子的注释只停留在超家族的研究层面上,有关他们的具体分类、结构特征及演化分析等方面的研究比较匮乏。本文我们选取30种鱼类(包括2种无颌类、1种软骨鱼类、1种肉鳍鱼类和26种辐鳍鱼类)来进行Tc1/Mariner转座子的鉴定、比较及演化分析,主要研究结果如下:1.鱼类Tc1/Mariner转座子的鉴定及含量分析为了更准确的鉴定鱼类基因组中的Tc1/Mariner转座子序列,我们使用de novo和同源预测两种方法进行了预测。通过对所获得序列的统计与分类,最终我们在30种鱼类基因组中共鉴定出761个Tc1/Mariner转座子的家族序列,其中有267个为自主型家族。使用RepeatMasker分别对30个鱼类物种的基因组进行转座子的注释与统计。结果显示Tc1/Mariner转座子在不同鱼类物种中的含量差异较大(0.04%-9.46%)。与其他鱼类相比,淡水鱼类中沟鲇(Ictalurus punctatus)、斑马鱼(Danio rerio)和南方鲇(Silurus meridionalis)等的Tc1/Mariner转座子在基因组的含量相对较高;除小丑鱼(Amphiprion ocellaris)外,海水鱼类的Tc1/Mariner转座子含量(0.04%-0.85%)整体低于淡水鱼类(0.95%-9.46%)和江海洄游性鱼类(1.70%-9.46%)。皮尔森相关性分析显示Tc1/Mariner转座子的含量与基因组大小之间没有显著的相关性。2.鱼类Tc1/Mariner转座子的特征分析基于转座酶催化区域的结构和系统发育分析的结果,所有鉴定出的自主型Tc1/Mariner转座子主要分为8个不同的亚类群:Tc1(DD34E)、DD35E、DD36E、DD37E、DD38E、mariner(DD34D)、pogo(DD30-32D和DD35D)和rosa(DD41D),其中Tc1转座子基本存在于所有真骨鱼类中。一些古老鱼类如无颌类、软骨鱼类和肉鳍鱼类的Tc1/Mariner家族类型与辐鳍鱼类的差异较大。在日本七鳃鳗(Lethenteron camtschaticum)中发现一个DD46D转座子家族;只在矛尾鱼(Latimeria chalumnae)中发现pogo(DD30-32D)和mariner类型转座子。另外,在小丑鱼中还发现一个maT(DD37D)转座子家族。系统发育分析结果显示多数转座子的系统发育关系与物种的亲缘关系基本一致。另外,相关性分析显示Tc1/Mariner家族多样性(家族数目)与基因组大小没有显著的相关性。3.鱼类Tc1/Mariner转座子的扩增时间为了探讨Tc1/Mariner转座子演化的历史动态,我们对30种鱼类Tc1/Mariner转座子的插入时间进行了分析。结果表明多数鱼类物种的Tc1/Mariner转座子为“单峰式”扩增,并且近缘物种拥有相似的转座子历史动态。自主型的Tc1/Mariner转座子主要在1百万年前有一个突然的扩增,而非自主型的Tc1/Mariner转座子主要在3-2百万年前发生扩增。通过比对分析发现多数鱼类(如沟鲇、鲇S.asotus、南方鲇、墨西哥丽脂鲤Astyanax mexicanus和弗氏假鳃鳉Nothobranchius furzeri等)的自主转座子匹配上大量转录组数据,表明多数鱼类的Tc1/Mariner转座子在近期可能发生过转录。总之,我们的研究发现多数鱼类在近期存在“爆发”事件。4.鱼类Tc1/Mariner转座子的位置和功能分析通过对转座子的偏好性分析发现鱼类Tc1/Mariner转座子主要存在于基因的内含子中,在基因的侧翼(<5kb)也有少数分布。我们选取4种Tc1/Mariner转座子含量较高的鱼类基因组(沟鲇、大西洋鲑Salmo salar、斑马鱼和墨西哥丽脂鲤)进行Tc1/Mariner转座子邻近基因GO富集分析,结果表明:4种鱼类中在分子功能方面都显著富集到ATP binding(GO:0005524)的term中。另外,沟鲇、大西洋鲑、斑马鱼和墨西哥丽脂鲤还分别主要富集到整合素介导的信号通路(GO:0007229)、神经系统发育(GO:0007399)、跨膜转运(GO:0055085)和微管运动(GO:0007018)等term。这些富集分析表明基因附近的转座子可能对鱼类中功能基因的调控和代谢等有关。总之,本文通过对30种鱼类基因组中Tc1/Mariner转座子的鉴定、分类及特征分析,丰富了转座子分类学方面的数据。通过比较基因组学分析,明晰了鱼类Tc1/Mariner转座子的结构、扩增模式和分布等特征;另外,我们还对部分鱼类进行了邻近基因的富集分析等,为后续Tc1/Mariner转座子功能的深入研究奠定了基础。