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树鼩(中缅树鼩)目前隶属攀缘目,广泛分布于南亚,东南亚和中国西南地区。由于其独特的特点,如体型小,脑-体重比例高,生殖周期短,寿命短、饲养成本低及与灵长类亲缘关系近等,树鼩被认为是可替代灵长类动物的新型实验动物。 目前已在很多疾病研究方面尝试建立树鼩的动物模型,比如乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、近视、抑郁症等。对于成年树鼩脑部的研究亦可为衰老和行为学研究提供可靠的医学模型。尽管树鼩在动物模型开发方面具有显著的优势,但目前却仅有少数实验室对其展开研究,这主要是由于树鼩还有没有建立良好纯种家系和有限的使用权限。总之,对于树鼩的研究目前还存在很多的阻碍。由于缺乏高质量的基因组和基因表达谱全景图,很多问题都无法解决,比如:1)树鼩与灵长类的亲缘关系究竟如何;2)作为灵长类的近亲,树鼩的关键通路是否与灵长类相似;3)树鼩拥有怎样的生物学特征。相信这些问题的解答将为树鼩动物模型可行性,设计和发展新型疾病模型,药物筛选与安全检测等方面提供重要信息。 我们选取了一只来自云南的雄性中缅树鼩进行基因组测序,得到了大小为2.86G的高质量树鼩基因组序列。通过比较美国Broad研究发布的北树鼩基因组与我们的中缅树鼩基因组,我们的树鼩基因组无论在组装质量,还是在基因注释的完整度上都有明显的提升。通过基因组注释得到了22,121个编码基因,4,143,138个转座因子和2,754个非编码RNA。这些信息为解析树鼩基因组秘密提供了重要的遗传基础。 为了确定树鼩在灵长总目的系统发育地位,我们利用树鼩与14种哺乳动物的(包括6种灵长类动物)的2,177个单拷贝基因的CDS序列和氨基酸序列进行系统发育树重构,皆显示树鼩与灵长类的亲缘关系最为接近。 进一步对树鼩基因组中的重要基因进行了挖掘。鉴定了28个树鼩与灵长类特有的共同基因,这些基因意味着树鼩与灵长类拥有着某些共同的的表型特征。同时,鉴定了11个树鼩中缺失的基因和144个假基因,其中一些重要基因的改变,提示了树鼩特有的生物学功能变化。针对一些树鼩特有的生物学特点,比如快速跳跃能力和酒精耐受能力,对相关基因进行了解析,发现树鼩TNNC2、MYH4和ACTN2等基因的快速进化可能促使其拥有更强的爆发力和跳跃能力,而拥有许多特异变异位点的ALDH2基因可能影响了树鼩酒精代谢系统。最后,对于树鼩神经系统、免疫系统和药物靶点等关键基因进行解析,发现其中绝大部分基因与人具有很高的同源性,为相关的动物模型创建和药物试验提供了重要的遗传学数据。 为了使研究人员能够快速方便的地获得树鼩基因组的注释信息,搭建了树鼩基因组数据库(Tree shrew Database)。树鼩基因组数据库整合树鼩基因的基本信息、序列信息、功能注释信息、同源基因信息和表达信息,提供友好界面,建立一键式检索服务。此外,为了方便研究人员做一些序列分析与进化分析,整合了一些常用软件包括Blast、Muscle、Gbrowse、Genewise和codeml等,而且自主开发了正选择分析流程(PSAP)和一些小工具,如ExtractSeq、ReverseSeq和TranslateCDS。相信树鼩基因组数据库(http://www.treeshrewdb.org)会成为广大研究人员了解树鼩遗传特性与创建树鼩动物模型的一个有力平台。 综上所述,基于对树鼩基因组的分析,我们发现树鼩与灵长类的关系最近,解决了关于树鼩与灵长总目系统发育关系的长期争论。并且,我们提供了公开完整的树鼩基因组注释信息,为了解其独特的生物学特性和其动物模型创建的可行性提供了重要的遗传学基础。