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文檔簡介
1、隨著越來越多的動物全基因組序列的公布,如何挖掘利用基因組數(shù)據(jù)中隱藏的內在信息、利用基因組數(shù)據(jù)更好的為功能基因組研究服務成了當前研究的一個熱點。本研究利用10種動物全基因組數(shù)據(jù),通過比較基因組、生物信息學等方法,系統(tǒng)的分析了雞基因組中受到的自然選擇的基因,并且對基因復制后的進化動力進行了研究。在這些研究的基礎上,以對流感抗性的Mx基因為例,通過分子群體遺傳學、進化生物學等分析,詳細的研究了Mx基因的進化以及重要功能變異位點。結果顯示,通過
2、比較基因組、生物信息學等方法,能有效的發(fā)現(xiàn)基因組中受到自然選擇的基因,為功能基因組研究提供了良好的研究基礎。 本研究首先利用10種動物的基因組數(shù)據(jù),利用比較基因組學與生物信息學的方法,建立了脊椎動物物種特異復制數(shù)據(jù)庫(VLSD,http://bioinformatics.cau.edu.cn/dupGene),并且發(fā)布在網(wǎng)上供公共查詢。通過Web界面,研究人員可以自由查詢在10個脊椎動物中的物種特異復制的基岡,進行Clustal
3、 W多序列比對以及GO查詢等。 我們首次完整的定義了10種物種特異復制的基因類型,在VLSD的基礎上,利用進化生物學的方法進行系統(tǒng)的研究基因復制后的進化動力學。本研究發(fā)現(xiàn)在雞基因組中,基因復制后有高達70%以上的基因受到自然選擇,顯著高于DDC模型預測的結果以及Ohno的理論預期,這些基因主要屬于分子功能分類(molecular function)。利用分支一位點模型,在948個基因家族中,我們系統(tǒng)的研究了雞分支中受到自然選擇的
4、基因。結果表明,用改進的分支一位點模型發(fā)現(xiàn)了有大約20%的基因受到了自然選擇。對這些基因的功能注釋表明。這些基因主要與DNA復制、免疫等功能相關,構成了重要的候選功能基因庫。 在系統(tǒng)尋找受到自然選擇的基因的基礎上,對影響雞流感抗性的基因Mx進行了專門的研究。利用目前已有的數(shù)據(jù),從分子群體遺傳學出發(fā),發(fā)現(xiàn)Mx基因在哺乳動物中非常保守,處于負選擇狀態(tài)。分子進化分析揭示了Mx基因在雞、鴨中加速進化,并且在雞中的進化速度比鴨還要快(Ta
5、jima’s RRT’X<'2>=7.17,p<0.01)。研究結果表明,在雞分支中,Mx基因受到強烈的自然選擇(ω=4.374,2△e=14.20,d.f.=1,p<0.001),該基因至少有8個位點受到自然選擇(p<0.05),并且這些位點已經(jīng)在雞分支中固定。結合其它的試驗證據(jù),我們推測雞為了抵抗物種特有的病原或者環(huán)境的改變,Mx基因在雞分支中已經(jīng)加速進化。 本研究系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了雞基因組中受到自然選擇的基因。自然選擇在物種特異復
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