鯉第四輪全基因組復制時間及鯉CC型趨化因子的研究.pdf

1、背景:科學界研究發(fā)現(xiàn)鯉相對于斑馬魚經(jīng)歷了額外的一輪全基因組復制。在全基因組還沒測序或還沒完成的物種中,已經(jīng)有研究學者利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)來分析物種基因組復制事件的存在以及復制時間的問題。因此,鯉大規(guī)模轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)有利于我們研究鯉額外的基因組復制事件發(fā)生的大致時間。趨化因子家族是一類能誘導白細胞激活和遷移的趨化性細胞因子家族,是魚類先天免疫的重要組成部分。CC類家族是趨化因子家族中最大的家族之一。隨著越來越多的魚類基因組測序計劃的開展,以及轉(zhuǎn)錄組

2、測序結(jié)果的積累,比較基因組學方法能幫助我們鑒定魚類CC趨化因子。但是,到目前為止,鯉CC趨化因子研究較少,僅 Kazuhiro等報道了鯉的一個CC型趨化因子(GenBank序列號為 AB010469),公共數(shù)據(jù)庫中已有的鯉轉(zhuǎn)錄組序列有利于鯉CC趨化因子的挖掘。
　　結(jié)果:本研究將對鯉轉(zhuǎn)錄組進行454焦磷酸測序得到的讀長,通過裝配得到8,422 contigs and60,910 singletons。然后將這些contigs和si

3、ngletons與公共數(shù)據(jù)庫中的公開的鯉轉(zhuǎn)錄組序列進行混合裝配,最終得到49,669條沒有冗余的contigs,并利用同源比對和重頭預(yù)測的方法對這些contigs進行蛋白編碼基因的鑒定;利用鯉contigs與斑馬魚已有的轉(zhuǎn)錄組序列鑒定了4,651個直系同源對,同時在鯉內(nèi)部篩選得到129,984個旁系同源對。對直系同源對的同義替換率進行計算分析,表明鯉和斑馬魚的分化時間大概在1億2千萬年前。本研究鑒定了鯉和斑馬魚分化之后,鯉的又一輪基因組

4、復制事件大概發(fā)生在560萬~1130萬年前.而在斑馬魚中未鑒定到物種分化后的基因組復制現(xiàn)象;表明相對于斑馬魚,鯉又經(jīng)歷了一輪基因組復制。本研究還對鯉重疊群和斑馬魚基因進行了基因本體(Gene Ontology,GO)和KEGG通路的功能注釋,發(fā)現(xiàn)了一些富集在鯉中的生物過程和生物通路。此外,本研究從公共數(shù)據(jù)庫挖掘到鯉 CC類趨化因子家族中的一個基因,CCL-C5a樣基因,根據(jù) EST序列結(jié)合 RACE方法從鯉(Cyprinus carpi

5、o)脾臟中克隆了該基因的全長 cDNA序列(GenBank登錄號:JQ026408)。該序列全長830 bp,5端非翻譯區(qū)174 bp,3端非翻譯區(qū)296 bp,開放閱讀框360 bp,編碼一個由119個氨基酸組成的蛋白。結(jié)構(gòu)域分析發(fā)現(xiàn),該蛋白質(zhì)含有分泌信號肽和保守的趨化因子結(jié)構(gòu)域;GO注釋發(fā)現(xiàn)該基因參與免疫細胞遷移的生物學過程。CCL-C5a基因在鯉10個組織中表達,其中在脾和肝的表達量最高。脂多糖刺激鯉外周血白細胞和頭腎白細胞后,該

6、基因表達量出現(xiàn)顯著上升。氨基酸序列保守性分析表明鯉 CCL-C5a樣趨化因子與斑馬魚(Danio rerio)的同源性最高,為61％,與藍鯰(Ictalurus furcatus)、溝鯰(Ictalurus punctatus)和大西洋鮭(Salmo salar)的同源性分別為47%、47%和42%;與人(Homo sapiens)CCL19蛋白的同源性為37%。適應(yīng)性進化分析發(fā)現(xiàn)鯉與斑馬魚 CCL-C5a的Ka/Ks小于1,說明 CC

7、L-C5a基因在魚類的進化過程受到負選擇壓作用。
　　結(jié)論:本研究對鯉轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行混合裝配得到的鯉重疊群,方便我們對鯉第四輪基因組復制的時間進行估計;本研究建立的數(shù)據(jù)資源將有利于今后功能基因組和基因組注釋的研究。此外,對鯉 CC型趨化因子 CCL-C5a樣基因進行了全長cDNA克隆,分析了該基因的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能,研究了該基因的組織表達特點和進化關(guān)系。結(jié)果表明,鯉 CCL-C5a主要在免疫器官上高表達,并受到脂多糖誘導表達上升;