脊髓灰质炎病毒的分子进化

本文根据脊髓灰质炎病毒3个型别参考毒株的基因组核苷酸序列和蛋白质氨基酸序列资料,首次试用Kimura的分子进化理论和计算方法,推算出脊髓灰质炎病毒型间的进化距离、分歧进化时间及病毒蛋白质氨基酸的替换率。结果表明:(1)型间毒株相互进化距离大致相等;(2)三个型病毒是由一个共同祖先病毒在距今约1—2千年以前几乎同时分歧进化而来;(3)型间毒株蛋白质氨基酸替换率也大致相等。     

尼罗鳄MHCⅡ类B基因第二外元的序列变异分析

利用一对简并引物扩增了尼罗鳄MHCⅡ类分子B基因第二外元的部分片段,并对PCR产物进行了克隆和测序,结果得到8种不同的序列,序列长度为166 bp;经分析,序列中有56个变异位点,核苷酸的非同义替换多于同义替换,造成30个位点氨基酸的改变,氨基酸的替换趋于集中在假定的抗原结合位点附近.核苷酸和氨基酸序列与已报道的扬子鳄和密河鳄的MHCⅡ类B基因第二外元序列有较高的同源性,利用PAUP4.0软件构建的NJ树显示,鳄类的MHCⅡ类B基因存在跨种多态性现象.     

CHS基因起源初探及其在被子植物中的进化分析

利用PCR与TAlL-PCR方法,从半月苔(Lunularia cructata(L.)Dum.ex Lindb)中获得了一段长约l 000 bp的基因片段,它与已知的CHS基因在核苷酸水平上的相似性大于56%,在氨基酸水平上的相似性大于60%,所推断的氨基酸序列中酶反应的4个催化位点与已知晶体结构的紫花苜蓿MCHS2A上的催化位点相同,首次证明了苔类植物中可能存在类CHS基因,将CHS基因的起源时间推到苔藓类植物出现之前.以该序列和两种蕨类植物(Psilotumnudum(L.)Griseb.和Equisetum arvense L.)的CHS序列作为外类群,应用邻接法、最大简约法和最大似然法分别构建了被子植物的CHS的分子系统树.结果表明,大部分科中的CHS分布在不同的分支上,而十字花科、可科和禾本科各自聚成一个单系类群.以邻接树为依据,对茄科、旋花科和菊科的CHS基因进行了相对碱基替换速率的检测,发现这三个科内或科间序列的替换速率不一致.被子植物的CHS基因在基因拷贝数目、碱基替换速率以及重复/丢失事件的发生上都存在较大的差异,这种差异可能与被子植物的生活史、生活环境、花的特性以及对外界的防御系统等的多样性相关.     

CHS基因起源初探及其在被子植物中的进化分析

利用PCR与TAIL-PCR方法,从半月苔(Lunulariacruciata(L.)Dum.exLindb.)中获得了一段长约1000bp的基因片段,它与已知的CHS基因在核苷酸水平上的相似性大于56%,在氨基酸水平上的相似性大于60%,所推断的氨基酸序列中酶反应的4个催化位点与已知晶体结构的紫花苜蓿MCHS2A上的催化位点相同,首次证明了苔类植物中可能存在类CHS基因,将CHS基因的起源时间推到苔藓类植物出现之前。以该序列和两种蕨类植物(Psilotumnudum(L.)Griseb.和EquisetumarvenseL.)的CHS序列作为外类群,应用邻接法、最大简约法和最大似然法分别构建了被子植物的CHS的分子系统树。结果表明,大部分科中的CHS分布在不同的分支上,而十字花科、豆科和禾本科各自聚成一个单系类群。以邻接树为依据,对茄科、旋花科和菊科的CHS基因进行了相对碱基替换速率的检测,发现这三个科内或科间序列的替换速率不一致。被子植物的CHS基因在基因拷贝数目、碱基替换速率以及重复/丢失事件的发生上都存在较大的差异,这种差异可能与被子植物的生活史、生活环境、花的特性以及对外界的防御系统等的多样性相关。     

中国流行性乙型脑炎病毒分子生物学特性研究

为了从分子水平了解中国流行性乙型脑炎(乙脑)病毒与国外分离株的差异,对1949年以来在中国乙脑主要流行地区分离的19株乙脑病毒的PrM-C区及E蛋白基因区的核苷酸序列进行了对比研究,以期了解不同时间不同地区在中国流行的乙脑病毒的分子差异.结果显示:病毒生物学初步鉴定显示,病毒感染BHK细胞后56h所有细胞均发生病变,约50%以上细胞脱落(CPE( ));3日龄乳鼠接种病毒72h之内死亡;所有病毒均与乙脑病毒(A2株)抗血清发生阳性反应,但反应强度不同,提示所有病毒均为乙脑病毒.病毒PrM-C(456～695)区核苷酸序列与各个国家及地区、各个基因型以及各个年代的73株乙脑病毒相应序列,用Woan-Ru Chen建立的方法进行基因分型分析,结果显示,所有19株中国分离的病毒均属于基因型Ⅲ型,与国外相关文献所报道的乙型脑炎病毒中国分离株的基因型相符.以乙型脑炎病毒疫苗株P3株为标准,对各病毒E蛋白500个氨基酸序列进行分析.各毒株核苷酸差异在0和4.2%之间,氨基酸差异在0和4.0%之间.所有核苷酸差异均为碱基的替换,无论核苷酸或氨基酸均无插入或丢失.大多数核苷酸变异在氨基酸编码的第三位,属于沉默突变,不引起氨基酸变化.18株病毒E蛋白活性结构域与疫苗株P3株相比共有247个氨基酸的差异,平均每株病毒有12.35个氨基酸的差异,有11株病毒(SA14、TLA、CZX、CBH、G35、GSS、LYZ、SH-3、YLG、YN、ZMT)在该区的差异数低于这个平均值.而在超过这一平均数的7个病毒株(A2、HA-3、47、CH-13、CTS、LFM、ZSZ)中,LFM、ZSZ、47与疫苗株相比较分别有16～20个氨基酸的差异,相对其它17株病毒而言,差异较为明显.以上线索提示,现有的乙型脑炎灭活疫苗在理论上可以覆盖包括现存病毒在内的毒株.     

哺乳动物cd59基因的进化

采用PCR以及BLAST方法从5种哺乳动物中获得了cd59基因的编码区序列, 结合 GenBank中已有的序列, 计算cd59基因在哺乳动物中的核苷酸替换速率. 对非同义替换速率和同义替换速率进行比较的结果显示, cd59在哺乳动物中总体上受到负选择作用; 用PAML软件“位点-特异”模型检测到4个受到正选择作用的位点, 4个位点分布于分子表面, 其中2个位于功能重要的区域; 此外, 用“支-位点-特异”模型在小鼠通过基因复制后形成的cd59a和cd59b上检测正选择引起的加速进化, 并检测到该支系特异的正选择位点1个.     

蜜蜂5SrRNA核苷酸序列及与其他5SrRNA的比较

蜜蜂5SrRNA由119个核苷酸组成。与其他几种昆虫的5SrRNA比较,其序列的同源性在80％以上,具有较高的保守性。在二级结构的模式基础上,证明了单链突环区比双链螺旋区保守的现象;通过计算5SrRNA每年每个核苷酸位点上的碱基平均替换率,揭示了昆虫5SrRNA比脊椎动物的5SrRNA有较高的替换速率,其主要原因是双链螺旋区碱基高替换所致;并提出了用比较较保守的单链压的方法,修正计算碱基替换率的公式,以便由小分子rRNA推导出的遗传变异速率的结论更具有广泛性。     

基于matK基因和ITS序列探讨大叶藻科的系统发育关系

比较分析了15种大叶藻的matK基因和ITS片段的核苷酸序列, 结果发现胞嘧啶(C)在两个目的片段上含量均较低。ITS基因片段检测到228处核苷酸替换, 表现出丰富的遗传多态性; matK基因片段上有249处核苷酸替换, 且大部分替换来自于第三密码子的同义替换, 种间在氨基酸水平上产生了一定的分化。基于matK基因和ITS片段, 利用邻接法、最大简约法、最大似然法和贝叶斯法构建的系统发育树结果基本一致, 明显分为4大支, 大叶藻亚属、异叶藻属、拟大叶藻亚属和虾形藻属分别构成一支。大叶藻亚属和拟大叶藻亚属的核苷酸差异值在29.09%-35.51%, 超过了屈良鹄等提出的大部分被子植物ITS属间核苷酸差异值(9.60%-28.80%), 在分子数据上两亚属都达到了属的水平。研究结果支持Tomlinson和Posluszny对大叶藻科的划分结果, 建议将大叶藻科分为4个属。       

藏鸡主要组织相容性复合体B-LBⅡ基因第二外显子序列遗传变异分析

根据鸡主要组织相容性复合体B-LBⅡ基因序列设计特异性引物,在藏鸡基因组中扩增了一个包括其第二外显子和第二内含子在内长度为374 bp的片段,并通过克隆和PCR直接测序获得了该片段的核苷酸序列。发现了15个B-LBⅡ新等位基因。对18个B-LBⅡ等位基因核苷酸序列和其所编码的MHCB-LBⅡ分子β1结构域的氨基酸序列分析显示,第二外显子核苷酸序列遗传多态性异常丰富,存在着62个多态变异位点(共包括80个突变),其中41个为简约性多态位点;衡量该序列遗传多样性的π值为0.0718;反映其群体内遗传变异度的平均遗传距离为0.056±0.008,低于在5个外来品种所估算的平均遗传距离。该编码区核苷酸相对异义替换率(15.61±2.69%)显著高于其同义替换率(3.25±0.94%),进一步分析表明,基因重组和平衡选择机制可能是引起B-LBⅡ基因序列变异的主要因素。在β1结构域氨基酸序列中,存在11个同义替换和27个异义替换;在24个肽结合位点中有12个变异位点;与其他6个中国地方鸡品种和一个外来品种比较发现,有11个异义氨基酸替换仅出现在藏鸡群体中,并被认为与藏鸡的免疫特异性有关,可为鸡的抗病力研究提供分子依据。     

载脂蛋白基因家族的密码子空间分析——核苷酸替换的非随机进化选择

ＤＮＡ分子进化中,对核苷酸替换的选择可呈选择中性或选择倾向性。为研究载脂蛋白基因进化过程中对核苷酸变化的选择方式,本文建立了基因的密码子空间分析方法。密码子空间是由密码子３个位置上核苷酸出现机率所组成的矩阵。对该空间中核苷酸分布的非随机性度量可以反映进化过程中核苷酸替换的选择方式。应用该法,我们发现载脂蛋白基因密码子空间第一及第三位的核苷酸分布呈高度非随机性。进一步研究表明：这种核苷酸的非随机分布可能与腺苷酸、胸苷酸对密码子位置的非中性选择有关。此外,还研究了同义密码子的选择使用与分支种系发生的关系。结果显示：载脂蛋白分子演化中存在着同义密码子使用的分子进化钟。这些研究提示密码子空间中核苷酸替换的非随机选择可能是载脂蛋白基因进化的一种特征。     

中华蜜蜂囊状幼虫病毒北京分离株VP1蛋白基因序列特征及原核表达

【目的】研究中华蜜蜂囊状幼虫病毒（Chinese sacbrood virus, CSBV）VP1蛋白的分子进化特征及遗传多样性。【方法】利用RT-PCR方法,克隆了8株CSBV北京分离株VP1蛋白的基因编码区。【结果】序列分析表明,VP1蛋白基因编码区开放阅读框长945 bp,编码315个氨基酸,推测编码蛋白的相对分子量和等电点分别为35.42 kDa和9.23,具有亲水性和免疫原性。序列同源性分析表明,不同年份CSBV北京分离株VP1蛋白氨基酸序列间差异较小,仅个别氨基酸存在差异。北京分离株与辽宁分离株及越南分离株VP1核苷酸序列一致性达93%,与印度及韩国分离株VP1核苷酸序列一致性达92%,与英国分离株VP1核苷酸序列一致性最低,为88%。序列分析同时表明,CSBV北京分离株VP1蛋白序列存在特有的序列特征,同其他地区分离株比较,北京分离株VP1蛋白序列中存在着氨基酸的插入突变。序列替换率分析表明,亚洲型分离株间序列替换率低于亚洲分离株与欧洲分离株间的替换率。构建原核表达载体pEASY-E1-VP1,经IPTG诱导,CSBV VP1蛋白在大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）pLysS菌株中表达。【结论】本研究提示CSBV不同分离株基因序列存在变异,结果为进一步研究CSBV致病性分化的分子机理奠定了基础。     

乌龟MHCⅡ类B基因第二外显子的克隆及序列分析

利用一对兼并性引物扩增了乌龟MHCⅡ类分子B基因第二外显子的部分片段,并对PCR产物进行了克隆和测序,结果得到8种长度为166 bp的不同序列。经分析,序列中有84个变异位点,核苷酸的非同义替换(dN)多于同义替换(dS),造成39个位点氨基酸的改变。氨基酸的替换趋于集中在假定的抗原结合位点附近。利用MEGA、PAUP软件分别构建NJ树和MP树,两种树极为相似,均分为两支。同一个体中出现有多种序列,提示乌龟MHCⅡ类分子B基因可能存在着座位重复。研究表明:乌龟MHCⅡ类分子B基因第二外显子有较高的多态性,有利于乌龟野生种群的遗传保护。     

氨基酸的置换数与生物大分子进化改变量的测度

以蛋白质分子的氨基酸置换数或核酸分子的核苷酸置换数为衡量尺度 ,说明生物大分子随时间的改变 (即分子进化速率 )保持相对恒定     

利用RFLP资料估计遗传变异

限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism,缩写为RFLP),是指用限制性内切酶处理不同生物个体的DNA所产生的大分子片段的大小的差异。怎样合理地定量描述这样的差异,是许多分子遗传学家(如Jeffrey)和群体遗传学家所努力以求的目标(见Li和Graur 1991的专著)。产生限制性片段长度多态性的原因,是DNA线性分子某一特定内切酶的识别位点发生了变化.其主要的变化,目前认识到是核苷酸的替换(substitution),虽然对另一类变化如核苷酸的插入(insertion)或缺失(deletion)这样的长度变化     

不同抗冷性水稻中编码甘油-3-磷酸转酰酶的部分cDNA的序列比较研究

采用ＲＴ－ＰＣＲ技术,以根据国外报道的几种双子叶植物的甘油－３－磷酸转酰酶的桎保守的氨基酸而设计的简并引物作为扩增引物,从不同抗冷性水稻品种中均扩增到一段约３１５ｂｐ的ｃＤＮＡ片段。测序结果表明它们都是编码ＧＰＡＴ的部分ｃＤＮＡ含有３１５个核苷酸,编码１０５个氨基酸。比产它们之间的核苷酸及推导氨基酸序列,发现有一定差异,且抗冷性相差越大的品种间差异越大。抗冷性的差异可能与脯氨枝的替换有关。     

白(既鱼)豚MHC基因类DQB1座位第二外元的序列变异分析

测定了45个克隆的白(既鱼)豚(Lipotes vexillifer)MHC Ⅱ类基因DQB座位第二外元172 bp的核苷酸序列,共获得15种序列,发现了22个变异位点.核苷酸的非同义替换明显多于同义替换,并造成了15个氨基酸的改变.氨基酸的替换趋于集中在假定的与抗原的选择性识别相关的位点附近.白(既鱼)豚DQB基因的核苷酸和氨基酸序列与文献报道的白鲸(Delphinapterus leucas)和一角鲸(Monodon monoceros)DQB1序列具有较高的同源性.氨基酸序列不具备人及其它一些灵长类动物DQB2基因所共有的基序(Motif),而与牛DQB1基因的基序相近,说明本研究得到的白(既鱼)豚MHC序列应属于类DQB1基因.同一个体出现了多种序列的情况,提示白(既鱼)豚的DQB基因可能存在着座位重复.白(既鱼)豚的类DQB1座位的序列中存在多种基序的不同组合,推测是由于基因转换造成的[动物学报 49(4):501～507,2003].     

氨基酸手性同一起源的新理论模型

氨基酸手性同一, 这一生命体系特有的行为, 可能伴随着密码子的起源而形成. 在此假设的前提下, 本文将带有P-N键的核苷-5′-磷酰化氨基酸化合物作为前生物时期的手性起源模型来探讨手性的选择. 在这个模型化合物中, 由于氨基酸手性原子的存在, 导致氨基酸侧链和核苷酸碱基之间出现最佳空间取向差异, 进而影响到分子内部不同官能基团之间的相互作用, 氨基酸的某种手性可能成为优势构型, 有利于该化合物的稳定. 为了验证这一氨基酸手性同一起源模 型, 本文从实验和理论上做了初步研究. 研究结果显示, 古老氨基酸的L型异构体优先被选择遵从立体/物理化学决定论, 而随后出现的氨基酸, 其手性的选择可能是手性继承的结果. 以上工作是氨基酸手性同一起源的一种猜测, 为进一步开展实验验证提供依据和思路.     

一种在核苷酸水平检测自然选择的新方法

非编码区序列在基因表达调控中起着重要作用,但其在进化过程中是否受到选择作用一直较难检测。最近有一些研究使用平均的核苷酸替换速率与中性序列的核苷酸替换速率的比值(ω)作为检测非编码区总体受选择作用的指标;但是对于非编码区而言,了解具体哪些核苷酸受到选择作用更具有意义。我们借鉴Nielsen&Yang(1998)检测单个氨基酸位点是否受选择作用的思路,在最大似然法的模型下,提出一种在核苷酸位点水平上对自然选择作用检测的方法。本方法能够检测在进化过程中对功能分化有重要贡献的核苷酸位点,包括编码和非编码区。将此方法应用于熟知的受到正选择作用的蛋白编码基因序列(HIV-1包装蛋白基因编码区),均能够检测到那些已知的受到正选择的核苷酸(密码子)位点,说明此方法可以有效地在核苷酸位点水平检测选择作用;又将此方法应用于非编码区(CTGF基因5′UTR),也得到了良好的结果。     

促葡萄糖转运蛋白基因家族的分子进化研究

葡萄糖转运蛋白是一个在结构上相似功能上不同的多基因家族（ＧＬＵＴ１－ＧＬＵＴ５）。由于这一组蛋白和体内的葡萄糖利用有关,因此被认为是糖尿病胰岛素抵抗（抗性）的一个候选基因。本文比较了不同种生物这一基因家族的氨基酸和核苷酸顺序;推测了亲水性和疏水性分布;计算了蛋白质和核苷酸的进化距离,并在此基础上构建了分子进化树。研究表明：这一基因家族具有高度的同源性、极为相似的亲水性和疏水性分布以及结构的对称性。提示这一基因家族起源于一个共同的祖先并可能通过基因的重复而形成。这一进化机制可能有利于氨基酸结构的稳定及抵抗突变的作用。由于邻元法构建的进化树其分支长度存在差异,提示在这一基因家族的进化过程中,各分支上的进化速率并不相同。蛋白质进化距离和核苷酸进化距离所构建进化树的差异提示了在基因组中可能存在隐匿替换。两种方法构建的进化树都提示了ＧＬＵＴ１、３、４在结构和功能上要更为保守。     

氨基酸的置换与生物大分子进化的保守性的评析

以蛋白质分子的核氨基酸或核酸分子的核苷酸置换 ,阐明功能上重要的大分子在进化速率上低于那些功能上不重要的大分子———即生物大分子进化的保守性