HIF-1α和HIF-2α基因在灵长类中的分子进化研究

发布时间：2017-11-04 10:22

  本文关键词：HIF-1α和HIF-2α基因在灵长类中的分子进化研究

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【摘要】：灵长目(Order Primates)是脊索动物门(Phylum Chordata)哺乳纲(Mammalia)的一个目。非人灵长类在形态结构、生理机能和生化代谢方面与人相似,一直以来都是研究的热点,氧稳态的维持是生物体细胞生命活动的基本前提,主要的维持氧平衡的调节因子是缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factors, HIFs), HIFs是由调节亚基a和结构亚基β组成的二聚体,]HIF-α亚基有3种异构体,分别是HIF-1α, HIF-2α和HIF-3α,其中HIF-1a、HIF-2α是细胞在缺氧应答反应中最重要的调节因子,通过对灵长类动物HIF-1α和HIF-2α的分子进化研究,将有助于理解灵长类动物应对这一自然选择时,表现出的适应与进化。本研究通过PCR扩增技术及测序技术,获得4个灵长类动物HIF-1α和HIF-2α的完整编码区序列,它们分别是川金丝猴(Pygathrix roxellanae)、豚尾猴(Macaca nemestrina)、藏酋猴(Macaca thibetana)、和白臀叶猴(Pygathrix nemaeus),从公共数据库中下载得到10个其他灵长类动物的HIF-1α和HIF-2α基因完整编码区序列。在基于这些物种HIF-1α和HIF-2α基因编码区序列的基础上,利用MEGA6.0及Lasergene软件包对序列进行整理分析核苷酸和氨基酸序列特征,利用Bioedit软件内置程序对序列的相似度进行计算,NCBI在线预测蛋白质结构域,分别使用邻接(NJ)法和最大似然(ML)法对两个基因进行系统发育树的重建,利用分子进化的相关理论知识,对灵长类动物中HIF-1α和HIF-2α基因的进化情况进行初步探讨,并得到如下一些主要结果：1)本研究成功扩增出川金丝猴、豚尾猴、藏酋猴、白臀叶猴的HIF-1α和HIF-2α基因完整编码区序列；HIF-1α基因序列在这四个物种中的长度为2481 bp, HIF-2α基因的长度在白臀叶猴属的两个物种白臀叶猴和藏酋猴中为2610 bp,在猕猴属的川金丝猴和豚尾猴中为2595bp。2)利用测得的序列和数据库中已经报道的序列对灵长类动物的同源性进行比较,同源性结果显示,相似度均较高,HIF-1α基因核苷酸的同源性在93%以上,氨基酸同源性在95%以上；HIF-2α基因核苷酸的同源性在87%以上,氨基酸同源性在88%以上；除此之外,原猴亚目表现出与人猿亚科较高的相似度。3)通过NCBI在线CDD软件预测HIF-1α和HIF-2α蛋白的保守结构域,结果显示,HIF-1α与HIF-2α蛋白均具有非常明显的bHLH-PAS结构、ODD区和C-TAD区,且这两个基因的结构相似。4)通过邻接法和最大似然法对所获得的HIF-1α与HIF-2α基因构建系统发育树,结果显示NJ树和ML树具有相同的拓扑结构。分为人、大猿、小猿、旧大陆猴、新大陆猴和原猴6个大的聚类,各类灵长类动物的物种很好的聚为单群,且分枝间的分歧通过置信值得到了很好的支持。5)通过PAML平台和对灵长类的进化速率进行估算,选择压力显示HIF-1α和HIF-2α在各物种间受到了强烈的纯净化选择,表明他们的功能对生物的生命维系具有重要的作用。按照原猴、新大陆猴、旧大陆猴、小猿、大猿和人分类,HIF-1α在各类群中的进化速率并没有表现出明显的差异,HIF-2α则有显著的差异,且在原猴亚目检测多个正选择位点。本研究从分子进化的角度出发,探讨HIF-1α和HIF-2α基因在灵长类中的系统发育及选择压力,为灵长类转录因子基因的进化研究提供基础,为更好的了解HIF-1α和HIF-2α基因在各种疾病中的影响具有一定的帮助作用。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q953

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本文编号：1139026