Insulin-IGF途徑基因共進(jìn)化分析及人類基因酵母雙雜結(jié)果的共進(jìn)化分析.pdf

1、生物學(xué)上的所謂進(jìn)化或者演化(Evolution)，是指生物在變異、遺傳與自然選擇作用下的演變發(fā)展、物種淘汰和物種產(chǎn)生過(guò)程，它是生物重要的基本特征。而關(guān)系密切的生物，如花和采粉的動(dòng)物、寄生蟲和寄主、捕食者和被捕者等，一方成為另一方的選擇力量，因而在進(jìn)化上發(fā)展了互相適應(yīng)的特性。這種互相適應(yīng)進(jìn)化的現(xiàn)象稱為協(xié)同進(jìn)化或共進(jìn)化(co-evolution)，是進(jìn)化中的有趣的環(huán)節(jié)之一。在分子水平，核酸與蛋白質(zhì)序列的突變通常被認(rèn)為是中性的，相應(yīng)發(fā)生變化的

2、基因的功能與最終命運(yùn)決定于其突變以及隨機(jī)漂變的情況。不過(guò)一些功能關(guān)聯(lián)基因的進(jìn)化則不同于正常的方式。為了維持較好的互作關(guān)系以行使其生理功能，它們?cè)谔囟ǖ臅r(shí)間內(nèi)相互影響，相互適應(yīng)，協(xié)同變化，這種情況稱為分子共進(jìn)化。分子共進(jìn)化體現(xiàn)了功能關(guān)聯(lián)的基因所經(jīng)歷的相似進(jìn)化歷程，具體特征可以表現(xiàn)在不同的方面，比如基因組水平、序列水平和表達(dá)水平等。分析目標(biāo)基因的這些共進(jìn)化特征可以促進(jìn)相應(yīng)的基因功能研究?；蚪M水平的分子共進(jìn)化特征分析已經(jīng)在原核生物基因研究中

3、得到一定的應(yīng)用，而對(duì)于高等真核生物，其基因組結(jié)構(gòu)與原核生物有很大不同，相對(duì)而言，基于序列信息的量化的分子進(jìn)化樹比較分析顯得更為適合。 Insulin／IGF(胰島素，類胰島素)信號(hào)途徑存在于不同進(jìn)化水平的物種中(從酵母到人類)，這個(gè)進(jìn)化保守的途徑與許多重要的功能調(diào)節(jié)有關(guān)，比如生長(zhǎng)發(fā)育、代謝調(diào)控、血糖控制等等，最新的研究認(rèn)為該途徑還和壽命長(zhǎng)短有關(guān)。我們采用量化的分子進(jìn)化樹比較的方法對(duì)不同物種中的胰島素／類胰島素內(nèi)分泌調(diào)節(jié)途徑的相關(guān)

4、基因進(jìn)行了共進(jìn)化分析。所選擇的物種包括人、黑猩猩、大小鼠、雞和魚等高等真核生物，所分析的基因包括INS、IGF-I、IR，IGF-IR、IRS等各物種共有的該途徑關(guān)鍵基因。通過(guò)序列收集，進(jìn)化距離矩陣構(gòu)建以及進(jìn)化相關(guān)性分析，我們得到了該途徑中不同基因間的共進(jìn)化關(guān)系。結(jié)果顯示一些已知的存在互作關(guān)系的蛋白間的共進(jìn)化關(guān)系比較緊密，具體表現(xiàn)在進(jìn)化相關(guān)性很大；而不直接互作的蛋白之間的共進(jìn)化關(guān)系較為松散，具體表現(xiàn)在進(jìn)化相關(guān)性較??；無(wú)功能關(guān)聯(lián)關(guān)系的途徑

5、基因間以及所選擇的無(wú)互作關(guān)系的陰性參照基因與途徑基因間的進(jìn)化相關(guān)性則顯著較低。同時(shí)基于進(jìn)化相關(guān)性，我們對(duì)一些功能未知的基因如魚類中的復(fù)制基因，雞中的可能的IRS基因進(jìn)行了功能預(yù)測(cè)分析。 以此為基礎(chǔ)，我們對(duì)人類DUSPl8、PP2CK、LNX這三個(gè)基因進(jìn)行了類似的共進(jìn)化分析。這三個(gè)新基因是由本實(shí)驗(yàn)室克隆報(bào)道，并已經(jīng)做了酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找相互作用蛋白。針對(duì)DUSPl8、PP2CK、LNX，我們選擇了十一個(gè)高等真核物種的相關(guān)序列，計(jì)