脊椎动物CD1基因的进化分析

发布时间：2017-04-26 22:16

本文关键词：脊椎动物CD1基因的进化分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：CD1(cluster of differentiation1)分子是除主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)I类和II类分子之外的第三类抗原递呈分子,并且被认为与MHC I家族蛋白具有共同的祖先。哺乳动物CD1分子具有递呈疏水性以及两性分子的功能,因而在适应性免疫系统中发挥重要作用。随着近年CD1基因在原鸡中的发现,首次证明了该基因在非哺乳类动物中的存在,这也说明CD1同属于早期适应性免疫系统的一部分。然而鸡CD1分子与哺乳动物CD1分子差异较大：哺乳动物有5种CDl分子亚型,鸡有2种CD1分子亚型；哺乳动物CD1基因位于MHC旁系同源染色体上,而鸡CD1基因位于MHC区域,并且系统发生分析证明哺乳动物CD1亚型与鸡CD1亚型不存在对应的直系同源关系。时至今日,脊椎动物CD1分子的进化模式仍然不够清楚。本研究首先通过利用原鸡(Gallus gallus) CD1氨基酸序列在安乐蜥(Anolis carolinensis)基因组数据库中找到其同源序列,设计简并引物扩增出CD1的保守片段,再利用5'RACE及3'RACE的方法,得到安乐蜥、暹罗鳄(Crocodylus siamensis)以及扬子鳄(Alligator sinensis) CD1分子的全长cDNA序列。通过已知的人、原鸡以及本研究中得到的扬子鳄CD1氨基酸序列分别在哺乳类、鸟类和爬行类中进行CD1分子筛查,在74种哺乳动物中获得了430余个CD1序列,60种鸟类中获得了150余个CD1序列,12种爬行动物中获得了10余个CD1序列。哺乳动物CD1分子共有五个亚型(CDla-e),在不同物种基因数量为1-25个,并且所有真哺乳亚纲动物的对应CD1亚型之间均为直系同源分子；鸟类CD1分子有4个亚型(CD1.1a, CD1.1b, CD1.1e, CD1.2),在不同物种基因数量为2-6个,其中CD1.2最普遍存在的类型；爬行动物中鳄目与龟鳖目分别有2个亚型,而安乐蜥的CD1不属于其中的任何类型。通过氨基酸序列比对发现在哺乳类、鸟类和爬行类CD1分子中存在着保守的N-糖基化和二硫键位点,但是更多的N-糖基化位点具有物种或亚型特异性。猜测这可能是脊椎动物CD1分子原始的糖基化模式,随着基因的复制,会有新的特异性糖基化位点出现,使之能够与抗原更好地相互作用。进一步对爬行类和鸟类的CD1结构进行了预测,它们均具有由一个或两个结合口袋构成的小结合槽,但缺乏类似哺乳动物CD1分子中由三个口袋及凹槽形成的大结合槽。基因同线性分析结果显示,鸟类和爬行类的CD1基因位于MHC区域,也有类似哺乳动物处于MHC旁系同源染色体上,甚至还有一部分物种CD1基因既不位于MHC所在的染色体上,也不在旁系同源染色体上。本研究通过对鳄鱼及蜥蜴CD1基因全长cDNA的扩增,首次证实了CD1在爬行动物中的存在。通过对哺乳类、鸟类和爬行类CD1分子的筛查、氨基酸序列及蛋白结构预测、系统发生、同线性分析等,揭示了脊椎动物CD1分子的进化模式特征,对进一步研究CD1分子的起源提供了重要线索。
【关键词】：脊椎动物 CD1 进化
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q953
【目录】：

摘要4-5
Abstract5-7
目录7-10
~.略词表10-11
第一章：文献综述11-35
1.1 MHC分子11-15
1.1.1 MHC分子的结构与组织分布11-14
1.1.2 MHC结构及多态性14-15
1.1.3 非经典MHCⅠ分子15
1.2 CD1分子概述15-22
1.2.1 CD1分子结构与功能16-17
1.2.2 CD1分子类型及特性17-22
1.3 CD1起源及进化22-34
1.3.1 MHC旁系同源基因组及其起源23-26
1.3.2 CD1的起源和历史26-28
1.3.3 哺乳动物和鸡的CD128-34
1.4 本研究的意义34-35
第二章实验材料和方法35-57
2.0 技术路线图35-36
2.1 实验动物36
2.2 实验材料及试剂36-39
2.2.1 主要菌株、药品和试剂36
2.2.2 实验所用试剂盒36-37
2.2.3 培养基的配制37
2.2.4 常用缓冲液及试剂配制37-38
2.2.5 抗体38
2.2.6 实验仪器与设备38-39
2.3 实验方法39-53
2.3.1 DNA提取(酚仿三步法)39
2.3.2 DNA提取(试剂盒法)39-40
2.3.3 RNA提取(TRIzol法)40
2.3.4 RNA提取(试剂盒法)40-41
2.3.5 反转录(M-MLV)41
2.3.6 3' RACE41-42
2.3.7 5'RACE42-44
2.3.8 常用PCR反应44-46
2.3.9 克隆转化46-49
2.3.10 Southern blotting49-53
2.3.11 定量PCR方法53
2.4 生物信息学研究方法53-57
2.4.1 数据库及常用生物分析软件53-54
2.4.2 CD1同源分子的获取54
2.4.3 分类树的构建方法54-55
2.4.4 系统发生树的构建方法55-57
第三章实验结果与分析57-104
3.1 哺乳动物CD1分析57-70
3.1.1 哺乳动物CD1基因的获取57-66
3.1.2 哺乳动物CD1系统进化分析66-70
3.2 鸟类CD1分析70-84
3.2.1 鸟类CD1基因的获取70-75
3.2.2 鸟类CD1系统进化分析及其亚型的确定75-76
3.2.3 鸟类CD1分子特点76-79
3.2.4 鸭CD1基因的Southern blotting鉴定79-80
3.2.5 鸭CD1基因位置的验证80-81
3.2.6 鸟类CD1基因同线性分析81-84
3.3 爬行类CD1分析84-98
3.3.1 CD1基因在爬行动物中的鉴定84-87
3.3.2 爬行动物CD1系统进化分析87-88
3.3.3 鳄鱼、蜥蜴CD1的拷贝数88-89
3.3.4 鳄鱼CD1位置的验证89-90
3.3.5 鳄鱼中CD1的可变剪接90-92
3.3.6 暹罗鳄CD1的组织表达92-93
3.3.7 爬行类CD1分子特点93-95
3.3.8 爬行类CD1同线性分析95-98
3.4 CD1的进化分析98-101
3.4.1 爬行类、鸟类及哺乳类CD1系统发生分析98-100
3.4.2 爬行类、鸟类及哺乳类CD1、MHCⅠ和MHCⅡ系统发生分析100-101
3.5 分析与讨论101-104
第四章结论104-105
附录105-119
附录Ⅰ 引物表105-109
附录Ⅱ 氨基酸序列号109-112
附录Ⅲ 可变剪接分析112-118
附录Ⅳ 氨基酸同源性比对118-119
参考文献119-127
致谢127-129
个人简历129

【共引文献】

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