无尾两栖类MHC Ⅰ类基因的多态性及其进化机制

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:QQ379043463
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
主要组织相容性复合体(Major histocompatibility complex,MHC)是存在于脊椎动物中的一类具有极高多态性的基因家族。MHC基因编码的细胞表面糖蛋白能将内源或外源性抗原呈递到T淋巴细胞,因此MHC基因在脊椎动物的免疫系统中具有非常重要的作用。现有的研究表明,MHC基因的多态性与抵御病原的能力存在相关性,是长期进化的结果,因此研究其进化能揭示MHC基因多态性的形成机制,有助于我们了解免疫相关蛋白的进化。现有对MHC基因的多态性及进化机制的研究主要集中在哺乳类、鱼类、鸟类等动物中,而对两栖类MHC基因多态性及其进化机制尚不清楚。两栖类在MHC基因进化中具有关键的地位,作为最早登陆的四足动物,其水陆两栖的生活习性使其可能面临更复杂的微生物环境。为更加系统、深入的了解两栖类MHCⅠ类基因的多态性及其进化机制,本研究选择了两栖无尾类5个科(角蟾科、铃蟾科、蟾蜍科、蛙科、树蛙科)的9个物种——桑植角蟾(Megophrys sangzhiensis)、峨眉髭蟾(Vibrissaphora boringii)、雷山髭蟾(Vibrissaphora leishanensis)、东方铃蟾(Bombina orientalis)、中华蟾蜍(Bufo gargarizans)、泽陆蛙(Fejervaryalimnocharis)、黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculata)、大树蛙(Rhacophorusdennysi)和经甫树蛙(Rhscophorus Chenfui)为研究对象,利用分子克隆和DNA测序的方法获得MHCⅠ类基因的外显子2-4的序列,分析其多态性,并解释其进化的分子机制。  本研究利用RNA-Seq测序技术得到雷山髭蟾、桑植角蟾和大树蛙等物种MHCⅠ类基因的部分序列开发了两对引物,成功的克隆测序得到9个代表物种的MHCⅠ类基因的序列1800条序列,长度在730 bp左右,包含了完整的外显子3和部分外显子2和4。我们从9个代表物种90个个体的1800条序列中鉴定得到78个MHCⅠ类基因的等位基因,其中经甫树蛙12个、大树蛙9个、黑斑侧褶蛙6个、泽陆蛙11个、中华蟾蜍8个、雷山髭蟾10个、峨眉髭蟾9个、桑植角蟾5个、东方铃蟾8个。9个代表物种的不同个体检测得到的等位基因存在差别,单个个体最多检测得到4个等位基因,推测东方铃蟾、雷山髭蟾、经甫树蛙、泽陆蛙和中华蟾蜍至少含有两个MHCⅠ类基因座位,桑植角蟾、峨眉髭蟾、大树蛙和黑斑侧褶蛙至少含有一个MHCⅠ类基因座位。9个代表物种含有多基因座的现象说明两栖类MHCⅠ类基因在进化过程中曾发生过基因复制,符合脊椎动物MHC基因“出生-死亡”(Birth-and-death model)的进化假说。  9个代表物种的78个等位基因在氨基酸和核苷酸水平均呈现了高度的多态性,其中外显子2和3的多态性明显高于外显子4的多态性,最高的是外显子2,外显子4的氨基酸序列相对于外显子2和3最为保守。预示着除了基因复制外,平衡选择和基因重组在两栖类MHCⅠ类基因多态性的进化过程中起着非常重要的作用。  我们通过比较不同外显子的非同义突变率及同义突变率比值(dⅣ/ds)以及5种基于密码子的模型(SLAC,REL,FEL,MEME,Codeml)对9个代表物种78个等位基因的序列进行了选择作用的检测,发现9个物种MHCⅠ类基因的氨基酸距离大于核苷酸距离,暗示着这些基因受到了选择作用。而且,9个物种的MHCⅠ类基因的的大部分区域的非同义突变率及同义突变率比值是大于1,特别是抗原呈递区域,这说明MHCⅠ类基因在进化过程中受到了正选择的作用。通过5种模型检测到52个受到正选择的氨基酸位点,这些位点多位于外显子2和3区域,包括了10个推断的抗原呈递位点,这说明MHCⅠ类基因特别是抗原呈递区域经历了较强烈的平衡选择。通过建立两栖类的MHCⅠ类基因的系统发育树,发现蛙科与树蛙科的物种以及角蟾科内的物种存在跨物种多态性,进一步说明了两栖类MHCⅠ类基因在进化过程中经历了平衡选择。  同时,在这9个代表物种的MHCⅠ类等位基因中检测到了多个重组现象的发生,78个等位基因中有37个等位基因通过基因重组产生,重组位点多位于外显子2及外显子3和外显子3及外显子4交界处附近,类似于硬骨鱼MHCⅠ类基因的重组模式。这个结果表明基因重组也是两栖类MHCⅠ类基因进化的重要分子机制之一。  另外,我们通过建立MHCⅠ类等位基因的系统发育树来比较不同物种的MHCⅠ类基因的发生关系,发现与其他脊椎动物相比,两栖类MHCⅠ类基因的谱系比较古老。  总之,我们的结果表明两栖类MHCⅠ类基因具有丰富的多态性,基因复制、平衡选择和基因重组在两栖类MHCⅠ类基因的进化中发挥了重要作用。
其他文献
近年来随着人民生活水平的提高,家庭和办公用房的室内装潢已必不可少,人们在追求美好生活的同时,却被装潢材料中的有害物质困扰。装潢材料中常有少量甲醛未被化合,可从装潢材料中
用生物或化学因子诱导增强植物抗病性是控制植物病害的有效方法之一。田间和温室条件下研究表明:水杨酸(salicylic acid,SA)及其功能类似物BTH、INA等能有效控制烟草、番茄、黄瓜
PR10蛋白的表达与植物系统获得性抗性反应(SAR)有着紧密的联系,在很多植物对病原菌的防御反应中PR10类蛋白都具有转录表达活性,许多研究表明PR10类蛋白在植物防御反应中具有重要的作用。为了更好地研究水稻XIOsPR10基因的功能,及其在水稻抗病反应中的的作用,我们构建了相应的植物过量表达载体以及RNAi表达载体,并通过农杆菌介导的方法将这两个载体分别转入水稻中,希望通过对比能够更好地了解XI
下丘(inferior colliculus,IC)是听觉通路的重要中继站,包括IC背侧核(dorsalcortex of IC,ICd)、IC中央核(central nucleus of IC,ICc)和IC外侧核(external cortexofIC,ICx)。在学
三峡库区蓄水后形成了落差高达30米的消落带,消落带区域生态环境脆弱,受库区水体和库岸污染双重影响,环境质量不容乐观。随着三峡库区生态环境问题的不断暴露,消落带区域生态环境
小檗碱(berberine)系从毛莨科黄连属植物黄连(coptis chinesis Feranch)根和皮中提取的异喹啉类生物碱,为黄连的主要成分,具有广泛的药理作用。作为一种药物,小檗碱主要在胃肠道发挥作用。因此小檗碱将不可避免地与动物和人体内的消化酶发生作用,所以我们研究了小檗碱对胃蛋白酶、胰蛋白酶及α-淀粉酶这三种消化酶部分性质的影响。研究发现小檗碱对三种消化酶均有一定程度的抑制作用,小檗
现代栽培香蕉由两个野生二倍体尖叶蕉(Musa acuminata Colla,A基因组)和长梗蕉(Musa balbisiana CoRa,B基因组)经过种内和种间杂交及多倍化进化而来。根据形态学特征,栽培香蕉可
低温、盐渍、干旱等环境胁迫限制作物的产量和地理分布。植物应对外界环境变化的一个重要方式是合成和积累一些小分子有机物,通常称为相容性物质。甜菜碱是最重要的相容性物质之一。大量的生理、遗传、生物物理、生物化学研究证明:甜菜碱是一种在生物界广泛存在的季胺类化合物,在抵抗环境胁迫中起到重要作用。通过甜菜碱基因工程和外源施加甜菜碱的方法可以提高植物的抗逆性。低温影响小麦的生长发育,降低小麦产量与品质。本研究
花发育是植物生长发育的关键过程,花的形成和发育一直是人们研究的热点。通过对拟南芥等模式植物的研究,人们总结出了五条开花途径(光周期促进途径、春化促进途径、自主促进途
随着纳米科技的飞速发展,纳米材料已被广泛运用于包括工业生产、医疗器械、生物制药、化妆品以及环境污染治理等诸多领域,并产生了巨大的影响力。但由于生产和使用过程中的疏忽,纳米材料会进入到大气、水体、土壤等环境中,并对自然环境和人类健康带来的巨大的安全隐患。纳米二氧化硅(Nano-silicon Dioxide, Nano-SiO2, SiO2 NPs)目前使用较为广泛的一类纳米材料,被广泛应用于杀菌剂