鸟类丙氨酸乙醛酸氨基转移酶的分子进化研究

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丙氨酸乙醛酸氨基转移酶(alanine:glyoxylate aminotransferase1,缩写为AGT)是一种在肝脏中表达的酶,能将细胞中的乙醛酸代谢为甘氨酸,防止乙醛酸被氧化为有害的草酸;同时也可以参与糖异生过程,为动物提供能量。前人的研究表明,在哺乳动物中,当AGT表达MTS(mitochondrial targeting sequence)信号肽时,AGT靶向线粒体;当MTS信号肽不表达时,AGT则靶向过氧化物酶体。AGT不同细胞器的靶向与动物食性紧密相关,肉食性动物的AGT倾向于靶向线粒体;植食性动物的AGT倾向于靶向过氧化物酶体;杂食性动物的AGT能同时靶向线粒体和过氧化物酶体。AGT正确的细胞器定位对动物至关重要,如在PH1(primary hyperoxaluria type1)原发性高草尿酸症1型的病人中,由于AGT没有正确靶向过氧化物酶体,导致过氧化物酶体中的乙醛酸不能及时降解,最后乙醛酸被氧化为对生物体有害的革酸。  鸟类是物种丰富度最高的一类四足动物,且食性多样性丰富,是研究食性适应性进化的合适对象。目前关于鸟类AGT细胞器定位的研究非常匮乏,本文将探究鸟类AGT细胞器定位和食性的关系,以及AGT基因在鸟类食性分化过程中的分子进化过程。根据已有的48种鸟类基因组数据,我们通过BLAST方法得到14种不同食性鸟类AGT基因的全长序列,经过序列合成并构建到pEGFP-N3载体上,然后结合免疫荧光实验,最后得到11种鸟类AGT免疫荧光共定位图片。这些结果显示,食物中肉食比例高的鸟类其AGT线粒体定位效率要比肉食比例较低的鸟类定位效率高;相关性分析结果显示,鸟类AGT的线粒体定位效率和食物中肉食比例呈正相关,表明鸟类AGT不同的细胞器定位是为了适应其不同的食性。AGT基因进化分析结果显示,MTS比mature region(AGT被切除MTS信号肽后的成熟蛋白序列)有更快的进化速率,表明MTS可能经历了正选择而产生突变,使得不同食性鸟类的AGT具有不同的线粒体定位效率;同时,我们检测到MTS和mature regions都存在正选择位点。因此,AGT基因在鸟类中可能发生了与食性相关的适应性进化。
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