GPR50与PPARα基因在灵长类中的分子进化研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaya_tush
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非人灵长类分布广泛,隶属于哺乳纲(Mammalia)灵长目(Primates),是动物界最高等的类群。我国非人灵长类动物种类繁多,约占全世界种类的15%,共4科7属23种共计39亚种,然而由于人类活动区域的扩张、过度捕猎以及生态环境的破坏,使得近年来灵长类物种生存环境受到严重的威胁,部分灵长类物种已经濒临灭绝,许多珍贵物种的数量急剧减少,分布范围越来越小。因为灵长类动物与人类遗传关系密切,因而常常用于遗传学研究,对灵长类动物的研究将有助于加强人类遗传疾病以及能量代谢方面的认识,同时也有利于保护和利用灵长类动物的遗传资源。GPR50基因与PPARα基因在脂类代谢方面具有重要的作用,参与到脂类代谢基因的表达,同时也是脂肪肝、糖尿病、动脉硬化等疾病的重要影响因素。通过对灵长类动物GPR50基因和PPARα基因的分子进化研究,将有助于理解灵长类动物应对自然选择时表现出的适应与进化机制。  本研究通过PCR扩增和测序技术,获得4个灵长类动物GPR50基因和PPARα基因的完整编码区序列,它们分别是金丝猴(Rhinopithecus roxellana)、藏酋猴(Macaca thibetana)、平顶猴(Macaca leonina)和白臀叶猴(Pygathrixnemaeus),从公共数据库中下载得到13个其他灵长类动物的GPR50和PPARα基因完整编码区序列。在基于这些物种GPR50和PPARα基因编码区序列的基础上,利用MEGA6.0及Lasergene软件包对序列进行整理分析核苷酸和氨基酸序列特征,利用Bioedit软件内置程序对序列的相似度进行计算,SMART在线预测蛋白质结构域,分别使用邻接Neighbour-Joining(NJ)法和最大似然Maximum Likelihood(ML)法对两个基因进行系统发育树的重建,利用分子进化的相关理论知识,研究GPR50和PPARα基因在灵长类动物中的演化情况,并得到如下一些主要结果:  (1)本研究成功扩增出4个灵长类的GPR50和PPARα基因完整编码区序列,获得金丝猴、藏酋猴、平顶猴、白臀叶猴GPR50基因编码区2个外显子的完整序列总长度分别为1866bp、1887bp、1887bp、1866bp,获得金丝猴、藏酋猴、平顶猴、白臀叶猴PPARα基因编码区6个外显子完整序列总长度分别为1407bp、1404bp、1404bp、1407bp。  (2)利用测得的序列和数据库中已经报道的序列对灵长类动物的同源性进行比较,同源性结果显示,序列同源性均较高,GPR50基因核苷酸的同源性在67%以上,氨基酸同源性在77%以上;PPARα基因核苷酸的同源性在88%以上,氨基酸同源性在89%以上。  (3)通过在线预测GPR50和PPARα蛋白结构域,结果显示,GPR50与PPARα蛋白在灵长类动物中蛋白质结构非常相似。GPR50属于典型的7型跨膜结构,PPARα中含有1个ZnF_4C域和一个HOLI域。  (4)通过系统发育树的构建,本研究中选用了两种方法通过GPR50与PPARα基因对灵长类动物的系统发育树进行构建,NJ树和ML树具有相同的拓扑结构,与公认的灵长类发育关系相符。分为人、大猿、小猿、旧大陆猴、新大陆猴和原猴6个大的聚类,各科灵长类动物的物种很好的聚为单群,且科间的分歧通过置信值得到了很好的支持。  (5)利用PAML平台对灵长类的进化速率进行估算,选择压力估计结果显示GPR50和PPARα在各物种间受到不同的选择压力。可能与它们在不同物种间关联的能量代谢功能有关,在各个分支中,主要受到的是纯净化选择(purifyigselection),部分分支上有选择压力放松的趋势。GPR50与PPARα基因的进化速率按照人、大猿、小猿、旧大陆猴、新大陆猴和原猴6大类可见有显著的差异,表明GPR50与PPARα基因在各大类中具有不同的进化速率。  本研究从分子进化的角度出发,探讨GPR50和PPARα基因在灵长类中的系统发育及选择压力。为灵长类脂类代谢相关基因的进化研究提供基础,为更好的了解GPR50和PPARα基因在各种疾病中的影响具有一定的帮助作用。
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