X染色體回文序列的對稱性和進化分析.pdf

1、“21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)”，隨著人類基因組計劃和許多模式生物的基因組序列測序的完成，大量的數(shù)據(jù)使得分子水平和整個生物信息系統(tǒng)的水平之間出現(xiàn)了一道鴻溝。應(yīng)用信息技術(shù)剖析生物現(xiàn)象的本質(zhì)成為了科學(xué)家們關(guān)注的焦點。通過對生物信息的計算處理，從而在分散的序列數(shù)據(jù)中獲得對生命運行機制詳細(xì)而又系統(tǒng)的了解。尤其是生命體系中的對稱性引起了眾多生物學(xué)家的關(guān)注，挖掘這類特殊的結(jié)構(gòu)和功能是當(dāng)前生物學(xué)研究領(lǐng)域的一個重要課題。
　　 自從2003年報道了

2、人類Y染色體上含有大量的具有旋轉(zhuǎn)對稱性的回文序列以來，這類具有特異功能的序列引起了人們的極大興趣。與此同時，對于另外一條性染色體上是否也含有長的回文序列激發(fā)了人們的好奇心，如果有，那么這些X染色體回文序列與Y染色體上的有什么不同?幸運的是，2004年科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)人類X染色體上也含有大量的同源性很高的長回文序列。但是這些回文序列也含有大量的男性特異基因，而不是女性特異基因。本文主要基于對X染色體上的回文序列的統(tǒng)計分析，進而來了解其結(jié)構(gòu)特征

3、；通過與其它靈長類的對比來探索回文序列及其上基因的起源和進化。本論文主要研究內(nèi)容為如下幾個方面：
　　 1.通過對靈長類X回文序列進行分析，發(fā)現(xiàn)物種內(nèi)的突變都易發(fā)生在相似結(jié)構(gòu)的堿基之間。而堿基的缺失容易發(fā)生在簡單重復(fù)區(qū)附近。這一類不對稱的突變數(shù)目在人類的X回文序列上最多。其次，這些突變?nèi)菀资艿较噜彽膲A基的影響而變成與之結(jié)構(gòu)相似的堿基。人類的回文序列上左右臂之間發(fā)生突變的數(shù)目最多，其次是黑猩猩、紅毛猩猩，最后是恒河猴。
　　

4、 2.通過分析靈長類X染色體上MAGE/CSAG-回文序列的點突變情況，發(fā)現(xiàn)序列間轉(zhuǎn)換的頻率比顛換的頻率要高的多，并且G/C→A/T的頻率與A/T→G/C的頻率也不相同，這說明基因組的成分并不平衡。通過與紅毛猩猩相比，發(fā)現(xiàn)發(fā)生在人類回文序列兩個臂上的總體突變數(shù)目較小，但是對稱性卻低。然而人類的NXF2-回文序列的左臂和右臂的成分進化基本上達到平衡。
　　 3.用DNA游走的方法看到人類和黑猩猩X回文序列的反向互補的結(jié)構(gòu)特點，通

5、過小波分析發(fā)現(xiàn)位于回文上的生物功能區(qū)具有與周圍序列不同的模式。最后，通過分析人類和大猩猩的X回文序列上的重復(fù)片段的的特殊分布，討論了它們之間的進化關(guān)系。
　　 4.通過序列對比，發(fā)現(xiàn)靈長類X染色體上的MAGEA/CSAG-回文序列上的大部分的突變都是對稱的。與人類和黑猩猩相比，紅毛猩猩的回文兩臂上發(fā)生的對稱性突變數(shù)目最多，使得其兩臂之間的對稱性最高。雖然回文兩臂上發(fā)生的突變大部分都是對稱的，但是這種對稱性突變造成回文臂在成分的進