真核生物SMC基因家族中拷贝数目的长期稳定进化

Members of the Structural Maintenance of Chromosome (SMC) family have long been of interest to molecular and evolutionary biologists for their role in chromosome structural dynamics, particularly sister chromatid cohesion, condensation, and DNA repair. SMC and related proteins are found in all major groups of living organisms and share a common structure of conserved N and C globular domains separated from the conserved hinge domain by long coiled-coil regions. In eukaryotes there are six paralogous proteins that form three heterodimeric pairs, whereas in prokaryotes there is only one SMC protein that homodimerizes. From recently completed genome sequences, we have identified SMC genes from 34 eukaryotes that have not been described in previous reports. Our phylogenetic analysis of these and previously identified SMC genes supports an origin for the vertebrate meiotic SMC1 in the most recent common ancestor since the divergence from invertebrate animals. Additionally, we have identified duplicate copies due to segmental duplications for some of the SMC paralogs in plants and yeast, mainly SMC2 and SMC6, and detected evidence that duplicates of other paralogs were lost, suggesting differential evolution for these genes. Our analysis indicates that the SMC paralogs have been stably maintained at very low copy numbers, even after segmental (genome-wide) duplications. It is possible that such low copy numbers might be selected during eukaryotic evolution, although other possibilities are not ruled out.     

菜粉蝶osiris基因家族鉴定与发育动态

osiris基因家族是昆虫特异性基因,迄今尚未在昆虫纲以外的物种中发现同源基因。本研究利用菜粉蝶转录组数据,鉴定了菜粉蝶16个osiris基因家族成员,分属11个亚家族。通过与菜粉蝶基因组比对,发现菜粉蝶osiris基因均为断裂基因,外显子数量为3-15个;通过结构域分析,发现菜粉蝶Osiris完整编码蛋白含有信号肽和一个未知功能结构域DUF1676,且多数Osiris蛋白含跨膜结构域。系统发育分析表明,osiris基因家族成员与其他昆虫种类相应成员更似直系同源,而非种内基因扩张,再次验证了osiris基因是在昆虫物种分化之前就已形成的多基因家族。发育转录组基因表达分析表明,osiris家族不同成员表达量在不同发育阶段趋势几乎完全一致,多在菜粉蝶1龄幼虫和5龄幼虫高表达,卵期、蛹期与成虫期低表达,预示着osiris基因家族不同成员转录调控机制的相似性与发育的相关性。     

G蛋白亚单位基因家族研究进展

G蛋白由α、β、γ三个亚单位组成异源三聚体。目前已发现16个α、6个β和12个γ基因。G蛋白亚单位基因家族相当保守并且原始,几乎所有G蛋白基因外显子-内含子连接均遵从GT-AG规则,并且各亚单位基因编码区内含子结构和位置显示出很高的保守性。多数G蛋白基因具有持家基因的特点。G蛋白基因在基因组中的分布存在着丛集的倾向,有5对α基因呈二联串连排列。     

不同致病型马立克氏病病毒1.8kb基因家族序列比较

为了分析鸡马立克氏病病毒(Marek's disease virus, MDV)的致病性与其1.8kb基因家族的关系,本研究比较了四个不同致病型12个毒株的该基因家族的同源性关系,即弱毒疫苗株、强毒株、超强毒株、特超强毒株和中国野毒株.结果表明不同毒株间1.8kb基因家族的上游调控序列的同源性在1.8kb基因家族转录方向上大于92.5%,序列间有缺失突变,其中大多数突变发生在弱毒株上.CVI988在TATA box 和上游SP1位点间丢失小片段"5′CTCGG 3′".1.8kb基因家族中存在132bp串连重复序列,CVI988包含3-7个132bp串连重复序列拷贝,强毒株、超强毒株、特超强毒株通常只包含2个串连重复序列.但是已知的中国疫苗毒株814株也只有2个重复序列,表明重复序列的拷贝数不是引起病毒毒力变化的主要原因.各毒株的1.8kb基因家族同源性在97%以上.其中未剪切的1.69kb cDNA中有两个阅读框,分别编码63和64个氨基酸组成的多肽.不同毒株的这二个多肽都很保守,虽然也有一些氨基酸变异,但这些变异与病毒的致病型或地域分布没有明显的关系.     

普通烟草ARF基因家族序列的鉴定与表达分析

ARF(AUXIN RESPONSE FACTOR)基因含有一个B3功能域和具有转录激活或抑制活性的中心功能域,在植物发育过程中起到非常重要的作用。本研究采用生物信息学方法,根据拟南芥ARF基因序列鉴定了普通烟草基因组中的ARF基因,并对家族成员进行了序列特征、系统发生、亚细胞定位和表达模式分析。目前在普通烟草基因组中共得到50个ARF基因成员,其基因结构相对复杂,一般含有10个外显子。亚细胞定位结果表明,少数ARF蛋白定位到线粒体或叶绿体,大多数未检测到定位信号。转录组数据分析表明,ARF基因具有不同的组织表达模式,部分基因表现出组织特异性。这些研究结果为普通烟草ARF基因家族功能的深入研究奠定了基础。     

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。     

家蚕BmAKR基因家族的鉴定及在蚕卵中的表达分析

醛酮还原酶超家族(aldo-keto reductase super family,AKRs)具有广泛的底物特异性,目前尚未见对昆虫AKR基因家族成员的系统鉴定报道。本研究采用生物信息学手段,预测了家蚕(Bombyx mori) AKR基因的系统进化、理化性质、染色体定位、保守基序和基因结构,通过转录组数据和实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real time polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析了不同组织时期及不同发育状态蚕卵中Bm AKR基因的表达水平,并采用Western blotting检测了蚕卵中该蛋白的表达量。本研究共鉴定出11个Bm AKR基因,分布在4条不同的染色体上,都具有AKR家族特有的(α/β) 8桶保守结构,理化特征较为相似;系统进化分析显示,其可分为2个家族(AKR1和AKR2)。转录组数据分析显示,家族成员基因在不同组织时期中的表达差异较大。进一步分析发现,一部分Bm AKR基因在非滞育卵的表达量显著高于滞育卵;但Bm AKR1-1在滞育卵中的表达量却显著高于非滞育卵。蛋白水平的检测发现Bm AKR1...     

决明GRAS基因家族全基因组鉴定及其在盐和干旱胁迫条件下的表达分析

目的: 基于决明(Senna tora L.)全基因组数据,对GRAS家族成员、理化性质、基因结构、进化关系以及胁迫条件下的表达模式进行鉴定和分析。方法: 将决明基因组蛋白数据与拟南芥GRAS成员进行比对,分别利用TBtools、MEGA-X、CLUSTALW、MEME等生物信息学软件和工具,对决明GRAS基因家族成员进行分析。利用qRT-PCR(quantitative real-time PCR)检测干旱和盐胁迫条件下决明根中GRAS基因的表达情况。结果: 50个StGRAS分为9个亚家族,不均等地分布在13条染色体上。结构分析表明,StGRAS34和StGRAS12分别与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)结瘤信号蛋白NSP1和NSP2高度同源。StGRAS的启动子区域多含有与胁迫响应、激素调节等相关的响应元件。qRT-PCR结果表明,在盐胁迫条件下,StGRAS表达具有明显差异;在干旱胁迫条件下,绝大多数检测基因能够快速响应,表达显著升高;两种胁迫条件下,StGRAS28和StGRAS29表达趋势互补,具有协同调控关系。结论: GRAS基因家族能够广泛参与胁迫响应,其中StGRAS28与StGRAS29可能共同参与介导决明根的盐与干旱胁迫应答,StGRAS34和StGRAS12分别作为决明共生结瘤的NSP1和NSP2,可能与增强结瘤因子信号诱导相关,这为进一步挖掘和研究GRAS基因在决明响应胁迫和共生固氮过程所发挥的作用提供了基础。     

胎盘型谷胱甘肽S-转移酶研究新进展

主要介绍了近年来关于胎盘型谷胱甘肽S-转移酶的生化特性、基因结构和调节、在癌及癌前病变中的表达以及与肿瘤细胞耐药性关系研究的新进展。