魚(yú)類(lèi)TLR9及TfR基因的分子進(jìn)化分析.pdf

1、魚(yú)類(lèi)是進(jìn)化較早的脊椎動(dòng)物，由于其特殊的進(jìn)化地位，已成為分析低等和高等脊椎動(dòng)物間先天免疫和適應(yīng)性免疫機(jī)制差異的理想類(lèi)群。先天性免疫對(duì)魚(yú)類(lèi)的生存尤為重要，它能通過(guò)模式識(shí)別受體來(lái)識(shí)別異己成分。Toll樣受體9(Toll-like receptor, TLR9)作為模式識(shí)別受體能夠識(shí)別微生物上未甲基化的CpG寡核苷酸基序，被認(rèn)為能與其配體經(jīng)歷協(xié)同進(jìn)化。因此，我們?cè)跓o(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中檢索了TLR9基因進(jìn)行進(jìn)化分析。枝點(diǎn)模型在脊椎動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)及鱸

2、形目魚(yú)類(lèi)的祖先枝上找到了正選擇位點(diǎn)，然而在哺乳動(dòng)物的祖先枝上卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，表明存在于水生和陸生環(huán)境中的不同病原微生物促使水生和陸生動(dòng)物改變了它們的基因去適應(yīng)所處的環(huán)境。位點(diǎn)模型顯示了現(xiàn)存哺乳類(lèi)的TLR9基因經(jīng)歷了正選擇。而現(xiàn)存魚(yú)類(lèi)的正選擇只發(fā)生鱸形目中，共發(fā)現(xiàn)14個(gè)正選擇位點(diǎn)。其中，2個(gè)位點(diǎn)位于亮氨酸重復(fù)序列(leucine-rich repeats，LRR)的氨基酸插入片段上，該區(qū)域負(fù)責(zé)結(jié)合DNA;3個(gè)位點(diǎn)位于能夠影響TLR折疊的凸面;

3、6個(gè)位點(diǎn)位于包含TLR配體結(jié)合位點(diǎn)的β-折疊凹面。在其它最大似然法(ML)中，我們檢測(cè)出了3個(gè)與M8模型檢測(cè)結(jié)果相同的正選擇位點(diǎn)，它們都位于LRR區(qū)。鱸形目TLR9基因LRR區(qū)受到的正選擇壓力可能與其要適應(yīng)所處環(huán)境中快速進(jìn)化的病原微生物有關(guān)。
　　魚(yú)類(lèi)是變溫動(dòng)物，其與恒溫動(dòng)物在鐵參與的能量代謝上存在差異。此外，魚(yú)類(lèi)還經(jīng)歷了一次特有的全基因組復(fù)制事件。基因復(fù)制后，其中一個(gè)基因拷貝通常會(huì)保留原有功能，而另一個(gè)拷貝可能會(huì)丟失或者進(jìn)化出新

4、功能。轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1(transferrinreceptor, TfR1)和TfR2在調(diào)節(jié)體內(nèi)鐵平衡過(guò)程中起到關(guān)鍵的作用。在硬骨魚(yú)類(lèi)中，TfR1基因保留了兩個(gè)拷貝，即TfR1a和TfR1b，而在其他脊椎動(dòng)物中僅保留一個(gè)拷貝。因此，我們從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索了TfR1和TfR2基因來(lái)進(jìn)行進(jìn)化分析以檢測(cè)它們受到的正選擇壓力。枝點(diǎn)模型在哺乳類(lèi)TfR基因的祖先枝上檢測(cè)到正選擇位點(diǎn)，而在爬行動(dòng)物的祖先枝上卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn);在硬骨魚(yú)的TfR1的祖先枝上檢測(cè)到正選

5、擇位點(diǎn)，而在硬骨魚(yú)的TfR2的祖先枝上卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn);在硬骨魚(yú)TfR1a和TfR1b的祖先枝上都檢測(cè)到正選擇位點(diǎn)。功能枝長(zhǎng)分析顯示哺乳動(dòng)物的TfR基因比魚(yú)類(lèi)的經(jīng)歷了更多的功能分歧。結(jié)果表明恒溫動(dòng)物和變溫動(dòng)物在能量需求和需氧代謝上的不同導(dǎo)致爬行動(dòng)物和哺乳動(dòng)物TfR基因的祖先枝受到不同的正選擇壓力;魚(yú)類(lèi)特有的全基因組復(fù)制促進(jìn)了魚(yú)類(lèi)TfR1基因的進(jìn)化;哺乳類(lèi)的TfR可能比魚(yú)類(lèi)的TfR經(jīng)歷了更強(qiáng)且更廣泛的正選擇壓力。位點(diǎn)模型和其它的ML法在現(xiàn)存哺乳