脊椎动物酪氨酸激酶基因家族差异进化研究

酪氨酸激酶(PTKs)基因家族是后生动物信号网络的核心组分,在细胞通讯、细胞粘附、细胞增殖和分化过程中起着关键作用,与人类许多疾病的发展密切相关。根据结构的不同,PTKs可分为两类:胞质型酪氨酸激酶(CTKs)和受体型酪氨酸激酶(RTKs)。通过多角度进化分析,我们发现在脊椎动物进化过程中RTKs比CTKs经历了纯化选择压力的放松,拥有更复杂的谱系,发生了更显著的规模扩张和成员基因间的功能分化,组织表达分化更明显,催化更特异的底物发生磷酸化,参与更特异的细胞生化过程和作用通路,这些共同说明RTKs比CTKs功能上更加特化。我们推测RTKs和CTKs倍增后的差异进化和它们不同的亚细胞定位有关:CTKs位于胞质中,受到细胞内严格稳态环境更强烈的纯化选择,进化保守;而RTKs结合在膜上,细胞外基质中生长因子变化的浓度梯度、多样化的分泌型配体分子等因素可能提供选择优势,驱动RTKs发生微弱的加速进化和更显著的功能分化以适应脊椎动物体细胞胞外环境中的小幅变化。     

无颌类脊椎动物适应性免疫系统的进化

适应性免疫系统的起源与进化问题一直是人们研究的热点, 以七鳃鳗为代表的无颌类脊椎动物, 被普遍认为处在进化出适应性免疫系统的边缘。因此, 研究无颌类脊椎动物适应性免疫的机制, 对揭示适应性免疫系统的起源与进化具有重要意义。研究表明, 无颌类在一定范围内具有高等脊椎动物特有的适应性免疫特征, 并发现了一些在结构或功能上与高等脊椎动物免疫相关基因同源的免疫因子。文章就近年来对无颌类脊椎动物适应性免疫系统机制的研究进展作一概述, 为进一步深入研究脊椎动物适应性免疫系统的起源与进化提供有益的参考。     

脊椎动物的进化

在動物界的分類上,脊椎動物是脊索動物中的一個亞門。除了我們日常所熟知的魚、青蛙、烏龜、蛇等各種爬行動物、鳥類和一般的哺乳類之外,脊椎動物中還包括我們人類在內(圖1)。這些脊椎動物進化的歷史,也就是我們人類進化的歷史。所以我們對這方面知識的正確了解,是具有特殊意義和價值的。     

脊椎动物的进化

脊椎动物是脊索动物门中的一个亚门,它构造进步、种类繁多(化石的和现生的),各大类间的进化关系比较清楚,且最后进化出我们人类自己,因而被人们所重视,并乐于了解它们的进化历程。脊索动物无疑是从无脊椎动物进化来的。但到底哪一类无脊椎动物是脊索动物的祖先?各说不一,几乎各大类无脊椎动物均被考虑过,终无定论。目前比较占优势的一种说法认为棘     

脊椎动物血浆蛋白质的进化

分子生物学的迅猛发展,使我们有可能从分子水平来探讨生物进化这一经典命题。分子进化遂成为进化生物学中的一个新的研究领域。脊椎动物血浆中有数百种蛋白质,依据其一级结构的类似性可划分为仅仅几个家族。蛋白质的进化主要涉及到基因复制(包括加倍)和外显子改组。对不同种属同一种蛋白质的氨基酸排列顺序的比较,可以给出一些有关蛋白质进化的知识。这方面业已取得的成就极大地推进了进化生物学的发展。     

载脂蛋白多基因家族分子进化的研究

与脂质运输有关的载脂蛋白基因构成一个复杂的多基因家族。为探讨这种演化时间长的基因家族的进化规律,本文首先建立了一种在非均衡进化速率条件下计算系统发生树中任意分支长度的简易方法,并可在此基础上算出无根分支系统树中分歧年代的期望值。进一步对本文科１０个种属共２６种载脂蛋白的系统演作作了实际分析,结果提示：①ＡｐｏＡ－Ｉ＇ＡｐｏＡ－ＩＶ,ＡｐｏＥ及ＡｐｏＡ－ＩＩ的共同祖先可能在奥陶纪水生脊椎动物中就已存     

植物基因家族的分子进化

植物基因家族的分子进化曾庆平,郭勇（华南理工大学生物工程系,广州５１０６４１）关键词基因家族,同源性,分子进化,生物工程建立基因数据库与计算机检索程序使不同基因之间的碱基序列同源性的比较成为可能,同时也有助于进行基因的分子起源与进化以及蛋白质结构与功...     

Unc5基因家族多样性进化的研究

Uncoordinated-5(Unc5)基因家族属于经典的轴突导向基因家族。为了探讨Unc5的进化和分化规律,首先通过序列比对和蛋白质结构预测鉴定了Unc5基因家族成员的起源和分布,再利用PAML和DIVERGE软件分析了各基因亚型的进化选择压力和功能歧化。结果表明,Unc5基因家族在脊椎动物中受到了不同程度的选择压力,其中Unc5C基因型受到了纯化选择作用,而Unc5A、Unc5B和Unc5D基因型受到了正选择作用,并且在这3个基因型中分别检测到了8个、1个和6个正选择位点。此外,DIVERGE软件检测出38个I型功能歧化位点和97个Ⅱ型功能歧化位点。这些正选择位点和功能分歧位点为进一步研究Unc5蛋白的结构和功能提供了参考和依据。     

脊椎动物中微小RNA进化模式研究

微小RNA（microRNA,miRNA）是一类长度约为22个核苷酸的内源性非编码RNA．它们在植物、多细胞动物和病毒的基因组中广泛存在并起着重要的调控作用．到目前为止,人们对于这类重要调控因子的进化特性还知之甚少．大多数的miRNA被认为在进化上是高度保守的,但近期随着大量相对不保守的miRNA被相继发现并报道,人们发现在进化过程中不断有新的miRNA产生．在本文中通过研究一个微小RNA超家族,分析了miRNA在脊椎动物中的进化特性．发现新产生的miRNA在其出现后的一段时期内会经历一个近似中性进化的过程,在序列上快速演变,随后逐渐固定下来,并在进化上趋于保守．同时观察到miRNA有系特异性（1ineage—specific）的大规模复制现象,以及miRNA在串连复制后,同源的miRNA前体可能会选择其发卡环不同臂上的序列作为成熟体,从而大大增加了miRNA新功能产生的可能性．这些观察表明,miRNA这一类重要的调控因子在进化过程中是十分活跃的。     

脊椎动物基因组进化原因的争论

脊椎动物基因组进化原因的争论马德如（南开大学生命科学学院分子生物学研究所,天津３０００７１）关键词基因组进化７０年代以来,Ｂｅｒｎａｒｄｉ等发现在温血脊椎动物（鸟类和哺乳类）与冷血脊椎动物（鱼类、两栖类、爬行类）间基因组的结构特点有明显不同。温血脊椎...     

脊椎动物线粒体DNA的进化遗传学

近年来,在分子进化遗传学研究中又产生出一个新的生长点,这就是线粒体DNA(mtDNA)的进化遗传学研究。因为mtDNA结构简单,与拥有4×10~8到4×10~(11)个碱基对的多细胞动物的核基因组相比,比其最小者小25000倍;在不同物种间,mtDNA上的基因成分相对稳定,很少受到序列重排的影响;另一方面,mtDNA又具有广泛的种内和种间多态性,且为母性遗传,在亲缘关系相近的物种间其进化速度比核基因快,因而它为从分子水平上研究种群遗传学和进化遗传学提供了理想的研究对象。     

《脊椎动物的进化》简介

地质出版社最近新出版的《脊椎动物的进化》(美国科尔伯特著,周明镇等译),近年在国外出版以来比较受到读者欢迎。作者根据化石资料,追溯了全世界五亿年来脊椎动物和人类起源、进化的历史。内容丰富而又简明扼要,文字浅显,插图生动。书中也存在一些缺点和错误,译者作了些评注。总的     

miR-34基因家族的分子进化

根据miRNA基因在进化中高度保守的特点,利用生物信息学方法在目前已测序的动物物种中搜寻参与哺乳动物早期发育调控的mir-34基因的同源序列,在33个不同的动物物种中获得了miR-34基因的54条同源序列,其中18条为新发现的序列。表明miR-34是高度保守的,广泛存在于后生动物中。目前发现的mir-34基因80%位于基因间隔区,少数位于蛋白编码基因的内含子区和3′UTR上。不同动物中,mir-34基因成熟序列的同源性为68%,前体序列为38.89%。在无脊椎动物中只有一个mir-34,而在几乎所有的脊椎动物中都有mir-34a,mir-34b,mir-34c,形成miR-34基因家族。系统进化分析表明,脊椎动物中miR-34基因家族是通过基因的串联和局部重复形成的,这个过程中伴随着个别碱基的变异。     

裸子植物nrRNA基因家族进化的研究进展

裸子植物是一类种子裸露的植物,包括松杉类、苏铁类、银杏类和倪藤类,它们的进化历史悠久。核核糖体RNA基因(nrDNA)家族已作为一个重要的分子标记,用于推断很多分类等级上的系统发育关系。相对于被子植物中的快速致同进化,nrDNA在裸子植物中的致同进化速率低,且内转录间隔区ITS和5S非转录间隔区有着较大的长度变异,这种现象在松科植物中尤为明显。本文从基因的结构与功能、基因组内拷贝数、染色体定位与位点数变异、系统发育研究等四个方面对裸子植物nrRNA基因家族进化的研究作一综述。     

血红蛋白与脊椎动物高海拔适应进化

高海拔环境是研究脊椎动物对极端环境适应进化过程的典型范例之一.血红蛋白在脊椎动物呼吸和氧化能量代谢中的核心作用决定了其无论在进化生物学还是高原医学研究领域都有着极其重要的意义.然而,如果不清楚研究对象的系统进化地位和机体本身的适应进化特点,就无法对各个水平的适应进化机制作出全面诠释.因此,对脊椎动物的低氧适应进化研究首先从机体生理需求的差异出发.此外,血红蛋白的功能适应性还表现在物种或种群间的空间分布差异导致不同程度的低氧需求.因此,本文从个体和系统发育水平评述了血红蛋白的分子进化及功能适应研究,深入比较了长期定居和短期移居物种间的适应机制区别,系统分析了鸟类及其他脊椎动物适应高海拔低氧环境的趋同和趋异进化特征.最后通过评价不同研究方法的优缺点,结合功能蛋白和物种进化相似的分子遗传规律,为未来高海拔低氧适应进化及高原医学研究提出一些新的思考.总之,本文支持功能验证在适应性进化相关基因研究中的必要性,强调整合分子、细胞和系统水平确定研究方案的重要性,以及系统发育背景和种群进化历史在研究对象选择中的重要意义.     

脊椎动物FoxO基因亚族的进化

本研究以脊椎动物FoxO作为研究对象,选取NCBI上公布的多个FoxO基因编码蛋白的核苷酸序列,重点分析Fox O蛋白质结构和功能的相似性与差异性,重建FoxO基因的系统发育树并进行选择压力分析,对FoxO基因亚族的起源和进化进行研究分析。结果显示:脊椎动物FoxO蛋白间Forhead结构域十分保守但核定位信号区结构差异较明显,尤其是FoxO6蛋白,并且多个磷酸化位点在哺乳动物FoxO6中缺失,削弱核输出信号,但在斑马鱼和原鸡的FoxO6中未缺失这些位点,推测其胞质定位调控作用仍十分重要。FoxO3中多个磷酸化位点可能与寿命延长作用相关。系统发育树表明FoxO1是FoxO基因的祖先基因,不同FoxO基因进化速率不同。选择压力分析结果显示FoxO基因过程每个位点经历不同的选择压,并且获得25个正选择位点,这些正选择位点可能对FoxO不同基因的形成和新功能的产生中具有十分重要的作用。     

重力与脊椎动物形态结构的进化

脊椎动物从鱼类开始,经过两栖类、爬行类、鸟类直到哺乳类,在进化过程中要经过一个生活环境的大改变,从水生环境到陆生环境;因而其自身也就出现一个形态结构的变化,从不具备承受重力的形态结构到具备承受重力的形态结构。地球对于地球表面的任何物体都有一个引力,这个引力就是重力。生物就是在重力的持续作用下进化的,因此,脊椎动物形态结构的进化是抗拒和适应重力的结果。     

啮齿目泌乳刺激素基因家族的分子进化研究

在大鼠基因组数据库中搜索得到两个泌乳刺激素基因家族的新成员。进一步分析显示该基因家族起源于啮齿目和其他哺乳动物分歧之后,而且大部分基因座位的重排在大、小鼠分歧之前已经完成。但PL-Ⅰ和PL-Ⅱ基因簇却是例外,它们在基因树上以物种特异的方式聚类。结合基因转换的检验、染色体上相对位置比较和基因重复时间估计的结果,认为啮齿目PL-Ⅰ和PL-Ⅱ基因是物种特异的,它们由一系列在大、小鼠分歧之后发生的基因重复事件形成。结果还揭示了在啮齿目泌乳刺激素基因家族进化过程中持续不断的发生了基因重复和基因分化事件。     

脊椎动物循环系统的比较

脊椎动物的循环系统是一个封闭的管道系统 ,分为心血管系统和淋巴系统。心血管系统包括心脏、动脉、毛细血管、静脉和血液 ;淋巴系统包括毛细淋巴管、淋巴管、淋巴导管、淋巴结和淋巴液 (本文略 )。循环系统是体内物质运输和维持体内环境即细胞外液稳定的重要系统。循环系统还是重要的免疫系统 ,并参与体温的调节。1　心脏和血液循环脊椎动物的血液在管道内按一定方向不断地流动 ,即在身体背部从前向后 ,而在腹部是从后向前。但在最低等的脊索动物即尾索动物(urochordates)海鞘中的血液循环属于开管式 ,而且血液不沿固定的方向流动 ,定期改…