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紫貂(Martes zibellina)是一种广泛分布于亚欧大陆高纬度地区的鼬科动物,曾因毛皮具有较高经济价值而被过度狩猎,现为我国国家一级保护动物。紫貂为适应分布区的寒冷气候,它在能量代谢和毛皮发育等方面形成了一系列的适应性进化。蛋白质是生物体的重要组成成分,也是生物体重要的代谢产能物质,动物可以通过增加蛋白质、糖类和脂肪的代谢产热适应寒冷。本研究以紫貂蛋白质代谢对寒冷的适应性进化为立足点,分析蛋白质代谢相关基因在犬型超科中的分子进化,探索蛋白质代谢对寒冷适应的分子机制。主要研究结果如下:1.使用PAML、Datamonkey等生物软件对紫貂蛋白质代谢相关的基因进行选择压力分析。通过枝模型和枝点模型在紫貂枝系中检测到12个正选择基因,其中通过枝模型在COL4A2基因中检测到正选择,通过枝点模型在COL5A1、COL6A1、MTR和KMT2A等11基因中检测到正选择信号。在鼬科动物中,GCDH、COL15A1、ARG1、ATP1B3和CARNS1等5个基因受到正选择作用,表明包括紫貂在内的鼬科动物,这些基因发生了适应性进化。2.蛋白质三维结构预测结果表明:LDHB、ADSSL1、ALDH4A1、PFKL、GSTO2、CAT、ARG1、ATP1B3和CARNS1基因上的正选择位点位于无规则的卷曲区域,MTR基因的正选择位点位于折叠片层,KMT2A基因受到正选择2个位点都位于螺旋区,DDC以及COL6A1基因的正选择位点位于螺旋区、折叠片层、无规则卷曲区域等结构。并且ADSSL1基因第122位点,CAT基因的第399和第401正选择位点,DDC基因除第16位点以外的全部位点,MTR基因的第224位点,PFKL基因的第395位点,以及ATP1B3、COL15A1和ARG1基因的正选择位点都位于保守结构域内,表明这些位点的正选择作用可能会影响其蛋白质的结构和功能。3.受到正选择作用的基因在氨基酸的吸收、调节蛋白质和糖类物质代谢、增加代谢过程中的能量生成以及合成蛋白质代谢过程中的有害物质等方面发挥作用,同时DDC和KMT2A基因还可能与紫貂的运动协调性和昼夜节律有关,COL4A2、COL5A1和COL6A1等基因编码胶原蛋白,可能与紫貂在获得足够能量维持生存时快速修复因代谢内源蛋白而导致受损的组织有关。综上,本文研究结果表明,紫貂蛋白质代谢相关基因中有多个与代谢过程中能量生成有关的基因发生正选择,这可能意味着紫貂的蛋白质代谢过程可以通过增加能量生成对寒冷环境进行适应。还有关于氨基酸的吸收、蛋白质代谢过程中的有害物质的转化、必需氨基酸的合成等方面的基因发生正选择,这也可能使紫貂有一个更加稳定的蛋白质代谢过程。以及多个编码胶原蛋白的基因发生正选择,这可能意味着紫貂可以修复因寒冷导致食物短缺时代谢内源蛋白质而损伤的组织。通过本研究,初步揭示了紫貂蛋白质代谢相关基因在寒冷适应方面发挥的作用。