鸡TLR1A基因正选择nsSNP与沙门氏菌易感性的关联性研究

为探究鸡TLR1A基因正选择nsSNP位点与沙门氏菌易感性的关联,挖掘其潜在的功能性位点,本研究利用多种生物信息学方法对ChTLR1A的21个nsSNP位点及基因的选择压力进行综合分析,筛选ChTLR1A正选择nsSNP功能性位点,深入分析其与鸡沙门氏菌易感性之间的相关性。结果显示,rs739087452(I388L)和rs313678806(C815R)在种上及种内均受到正选择作用,且rs739087452(I388L)位点的变异使其蛋白稳定性降低。rs313678806(C815R)与鸡沙门氏菌的易感性显著相关(P<0.001),C/C基因型为沙门氏菌抵抗型,表明rs313678806(C815R)可能是影响鸡沙门氏菌易感性的重要功能性SNP。本实验结果可为TLR1A基因标记在鸡抗病育种中的利用提供参考依据。

陆生植物鲨烯合酶适应性进化正选择位点分析

鲨烯合酶是三萜类皂苷生物合成途径中的关键酶,其活性的高低决定了三萜皂苷、植物甾醇等后续次生代谢物的含量.对鲨烯合酶进行正选择位点分析,可为识别重要的功能位点提供有意义的信息.本研究在克隆获得五加科三七、葫芦科绞股蓝鲨烯合酶cDNA的基础上,结合GenBank中所登载的植物鲨烯合酶cDNA序列信息,利用位点模型检测并分析了38种陆生植物鲨烯合酶的适应性进化.结果显示,进化上相对保守的鲨烯合酶受到正选择作用,检测到的21个正选择位点大部分集中于第2跨膜区及其两侧,其中189S、194S、196S、265I、389P、390T、408A、410R和414N等9个位点很可能与鲨烯合酶的活性有关.本研究从分子进化角度为调控三萜类化合物的生物合成提供了一个新的思路.

转铁蛋白正选择位点的检测及分析

利用密码子替换模型和最大似然法模型,检测位点间的正选择作用并分析了转铁蛋白分子适应性进化。结果显示:保守的转铁蛋白受到正选择作用。其中,正选择位点大多集中于转铁蛋白C臂的二级结构无规则区域,即非α螺旋也非β折叠区域,而少数位于N臂。有证据认为这些正选择位点可能与转铁蛋白N臂和C臂结合铁离子功能有关。

MC1R基因编码区的系统发育分析和正选择位点检测

黑素皮质素受体1(melanocortin 1 receptor,MC1R)基因在黑色素细胞的表达上发挥重要作用,并与皮肤色素沉积密切相关。MC1R基因的选择压力分析对识别重要的功能位点具有深远影响。为研究不同动物MC1R基因在进化过程中是否受到正选择作用,基于位点模型对MC1R基因进行研究。结果表明,动物MC1R基因主要经历中性漂变和纯化选择作用,并且发现MC1R基因受到正选择作用的是编码29、191、253、304氨基酸的位点。本研究从分子进化的角度为MC1R基因调控黑色素的形成提供了一个新的思路。

慢性1b型丙型肝炎病毒感染者包膜2基因正选择位点分析及功能意义

目的:纵向分析自然免疫压力下慢性1b型HCV感染者E2基因的系统进化模式及正选择位点,初步探讨E2基因正选择位点的分布与已知功能区之间的关系。方法:未抗病毒治疗的3例慢性1b型HCV感染者及其系列血清样本均来自中国人HCV感染患者系列标本库(CQueen cohort)。对每例感染者3个连续时间点的血清样本进行HCV5′端6000bp基因组的扩增、克隆,每个时间点随机挑选25～33个克隆对E2基因测序,用MEGA软件构建系统进化树,用固定效应似然法检测HCV E2基因的正选择位点。结果:3例HCV慢性感染者的9份血清样本均获清晰、无杂带的6030bp的目的片段。慢性HCV感染者体内病毒准种的复杂程度并非随着感染时间的延长而进行性增加,在某个时间点上准种变异株的序列可能会趋于一致。准种优势变异株在间隔半年时间以上已发生更替。对每位患者动态的准种变异株进行正选择位点的分析,共检测到5个氨基酸(aa)位点:aa384、aa399、aa410、aa475和aa522,分布于HCV E2基因HVR1区、HVR2区及HCV E2-CD81分子结合区。结论:基于动态变化的HCV准种优势株的相关研究,可考虑选择间隔半年以上时间点的血清样本作为研究对象。慢性HCV感染过程中,HCV E2基因位于重要功能区的aa位点受到了宿主强烈的免疫压力,aa384、aa399及aa410位点的变异可能导致HCV发生体液免疫逃逸;而aa475和aa522位点的变异则可能通过影响HVR2区的功能或HCV E2-CD81分子的亲和力或改变CD81分子的结构而导致HCV发生先天免疫逃逸。该研究为分析HCV C-NS3基因片段的正选择位点奠定了良好的基础。

酪氨酸相关蛋白酶1基因编码区系统发育分析和正选择位点检测

酪氨酸相关蛋白酶1(tyrosinase-related protein 1,TYRP1)是酪氨酸酶家族成员之一,也是第一个成功克隆的色素基因。为了探究选择压力对TYRP1基因在生物进化过程中的影响。本研究利用NCBI下载不同物种TYRP1基因编码区核苷酸及其蛋白序列,通过Clustal X对TYRP1基因编码蛋白序列进行比对,利用Pal2nal在线工具生成密码子多序列比对,DAMBE软件判断该碱基替代饱和度适合构建系统树后,利用最大似然法和PAML软件分别分析不同物种TYRP1基因的亲缘关系和选择压力。结果表明,TYRP1基因进化与哺乳动物的进化分类最为接近,位点模型检测表明TYRP1基因在适应性进化中主要受负选择的约束,而且在进化过程中曾承受正选择作用,共检测到13个正选择位点。本研究从分子进化的角度分析了TYRP1基因的生物进化模式,为该基因结构和功能的研究提供了新的思路。

正选择驱动褪黑激素受体MT1与MT2基因的分化

【目的】研究褪黑激素受体(melatonin receptor,MTNR)基因的进化模式,为褪黑激素受体基因相关功能的研究提供理论参考。【方法】利用生物信息学的方法和软件对来自11个物种的褪黑激素受体1a(MT1)和褪黑激素受体1b(MT2)基因的系统发生关系、基因相似性、选择压力、选择方向等进行系统地分析。【结果】MT1和MT2基因可能由共同祖先基因通过基因重复产生,MT1可能保持着源基因的功能,MT2为新产生的功能基因。MT1基因在物种间的相似性极显著高于MT2基因(P<0.01);MT1基因主要受纯化选择,MT2基因受到显著的正选择;MT1与MT2基因均承受着较强的选择压力,且选择压力在2基因间无显著差异(P>0.05)。【结论】MT1基因主要受纯化选择可能是MT1基因与动物季节性繁殖关联研究结论不统一的原因,MT2基因受正选择提示正选择可能是驱动MT2与MT1发生分化的重要动力。

利用HapMap数据发现人类基因组中正选择的“候选区域”

人类基因组国际单体型图计划(The International Haplotype Map Project,HapMap)旨在构建全基因组范围的常见遗传变异数据库,为复杂性疾病、人类进化和其它遗传学研究提供基础数据。此研究基于HapMap计划第Ⅰ期数据,通过群体基因组学策略对亚、欧、非人群中的正选择信号进行扫描。在基因组范围建立了一个包含多层次信息(基因、窗口、大型区域)的正选择图谱。研究表明:人类基因组中存在一定程度的正选择,正选择的"候选窗口"占总筛查窗口的～5%;基因组中的正选择信号集中于某些特定的染色体区域;确定了62个可能受到强正选择的大型区域,以及区域内相应的88个受到强正选择的"候选基因"。研究还发现人群特异的选择在人群的分化过程中发挥了重要的作用。此研究将为后续的人类进化和自然选择研究提供新的线索。

构建链霉菌小型基因文库的新型正选择克隆载体

目的构建链霉菌小型基因文库是获得链霉菌基因的一个重要手段,常规使用的克隆载体常有着一定程度的假阳性,因此构建的高效率的克隆载体有着实际的意义。方法本研究通过重叠延伸PCR手段将一个96bp的多克隆位点序列插入至rpsL基因的启动子和开放阅读框之间,将此DNA片段克隆至pBluescript KS（-）而获得了新型的正选择克隆载体pLS975。结果 pLS975有18个酶切位点可用于外源DNA片段的克隆,重组克隆以氨苄青霉素抗性和链霉素抗性进行筛选,宿主菌为链霉素抗性菌株如Escherichia coli DH10B。两个小型基因文库的制备显示pLS975具有很高的克隆效率（96%~100%）。结论 pLS975可成为构建链霉菌小型基因文库的良好载体。

水稻基因组中抗病基因正选择方式及基因转换的研究

【目的】了解正选择压力和基因转换对水稻全基因组中NBS-LRR抗病基因家族进化的影响及二者之间的相互关系。【方法】对水稻全基因组中的NBS-LRR基因进行鉴别与分类,利用PAML和GENECONV程序分别进行正选择替代和基因转换分析。【结果】在19个组(包含89个NBS-LRR基因)中检测出了显著的正选择替换位点,且约有60%正选择位点位于LRR区域;56个基因至少参与了1次基因转换事件。同时,基因转换、正选择以及基因簇之间存在明显的相关性。在84%的参与基因转换的基因中都能检测出正选择位点,且至少有84%的发生基因转换或正选择的基因都位于基因簇中。【结论】水稻基因组中的NBS-LRR基因之间,存在着频繁的正选择替代和基因转换。

牦牛肺转录组图谱绘制及特有正选择遗传进化基因探究

旨在利用RNA-Seq的高通量测序技术从基因组转录水平解析牦牛低氧适应及相关遗传机制。本研究以牦牛和黄牛肺为样本,经Illumina HiSeq2 500平台测序并进行生物信息学分析。结果表明,在黄牛转录测序文库中共获得了54 720 968条序列,包含4 924 882 170bp,在牦牛中共获得了51 641 282条序列,包含4 647 715 380bp。牦牛基本转录组分析发现,8 123条mRNA的5′-或3′-末端在原有基础上发生了延伸,同时还发现了7 059个新转录本,预测其中2 795个新转录本具有编码蛋白的能力;GO分析表明,共有14 764个基因得到分类注释,涉及细胞组分、生物学过程及分子功能3个大类59个小类,其中细胞、细胞过程及绑定类别最为富集;KEGG分析表明,14 485个基因涉及到258个通路,代谢途径通路最为富集,其次为粘着斑通路及阿米巴病通路。将牦牛肺转录组与黄牛进行比较,Ka/Ks分析筛选出39个正选择基因,这些基因的GO分类注释结果显示,在细胞组分TOP10中与核糖体相关的类别所占比例最大(4/10),生物学过程TOP10中与免疫细胞相关的类别所占比例最大(7/10),分子功能TOP10中与酶活性相关的类别所占比例最大(5/10);KEGG注释结果表明,这些基因共涉及56个通路,最为富集的前10个通路中涉及糖类能量、维生素、核酸等相关代谢的通路占到了7/10。同时发现,最为富集前10个通路中有3个涉及到疾病,推测这与牦牛的自我保护机制有关。本研究通过RNA-Seq转录组测序技术获得了牦牛肺正常转录组数据库,描绘出了牦牛肺正常转录组图谱,为进一步的完善牦牛基因组数据库提供了有价值的数据。同时通过与黄牛转录组的比较,筛选出了相关的正选择基因,为进一步在分子水平揭示牦牛高原低氧适应的独特进化过程及遗传分子机制提供了参考依据。

植物进化中的正选择作用

正选择是指将因含有有利突变而提高个体适合度的等位基因固定下来的选择作用,研究正选择对理解生物进化过程具有重要意义。本文回顾了近年来在植物基因中发现的正选择作用,分别对陆生植物和藻类中经历正选择作用的基因进行了总结,其中在陆生植物中发现的正选择位点主要集中在与生殖相关及与抗逆相关的基因上,这为以后对植物中正选择作用的研究提供了线索。

基于全基因组正选择基因揭示大狐蝠和小棕蝠功能分化分子机制

小棕蝠(Myotis lucifugus)和大狐蝠(Pteropus vampyrus)在生理和行为上有诸多差异,应被诉诸于分子水平并加以系统探讨。该研究对包括小棕蝠和大狐蝠在内的7个哺乳动物全基因组同源编码序列进行了高质量比对,使用比对序列进行了分别以两个蝙蝠枝为前景枝的全基因组水平选择压力分析,并对两种蝙蝠中的正选择基因进行了富集聚类分析。结果表明,在小棕蝠枝受到正选择的基因数高于大狐蝠枝;两种蝙蝠中独立受到正选择的基因富集于不同的功能类别;且正选择基因的富集差异与小棕蝠和大狐蝠在免疫、运动协调、能量代谢和感觉器官发育等关键生物学功能方面的分化大体吻合。

丙型肝炎病毒5个基因的正选择位点研究

按照时间和亚型筛选丙型肝炎病毒5个主要基因(E1、E2、NS3、NS5A和NS5B)的正选择位点,并分析其变化规律。研究结果表明这些基因在总体上均受到纯化选择压力(平均ω<1),且大小依次是E2<E1<NS5A<NS5B<NS3;进一步的分子进化分析鉴定出多个正选择位点,且随着时间的变化,每个基因的正选择位点并非恒定,数目不断增加,位置不断更替;同一基因三个亚型间的正选择位点也不尽相同,1a亚型的正选择位点数目最多,1b亚型次之,3a亚型最少,这些结果使得对HCV的进化规律有了进一步的理解。

儿童与成人慢性乙型肝炎患者乙型肝炎病毒Core基因区准种特征及正选择压力差异分析

儿童与成人慢性乙型肝炎患者的临床特征差异明显。乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)病毒准种特征与其致病特性紧密相连,HBV病毒Core基因区富含免疫表位,该区域的准种特征直接反映病毒变异与病毒应对宿主免疫压力间的动态过程。文章通过扩增170名儿童慢性乙型肝炎患者及121名成人慢性乙型肝炎患者病毒Core基因区,按照病毒基因型以及病毒e抗原(Hepatitis B virus e antigen,HBe Ag)状态进行分组,使用序列复杂度、多样性、非同义突变率(Non-synonymous substitution ratio,d N)、同义突变率(Synonymous substitution ratios,d S)等指标衡量不同组别之间的病毒准种特征;使用不同模型计算不同组别中受到正选择压力的位点,进一步结合HBV Core基因区免疫表位信息,进行正选择位点的定位分析。结果发现,儿童乙型肝炎病毒患者体内病毒Core基因区序列复杂性和多样性低于成人患者,且前者Core基因区正选择位点个数显著低于后者,这说明儿童慢性乙型肝炎患者体内病毒受到的选择压力低于成人患者。在儿童及成人慢性感染病人组中,HBe Ag阳性病人体内病毒受到的选择压力低于HBe Ag阴性病人。儿童及成人慢性感染患者体内病毒存在13个正选择位点,大多数正选择位点位于已知的抗原表位上。本研究从分子进化角度揭示了儿童与成人慢性乙型肝炎病例体内病毒Core基因区序列准种差异,为两类病人显著不同的临床表征提供了群体遗传学的解释。

正选择位点及其计算软件研究进展

随着分子生物学实验技术的发展和实验方法的改进,如今已经有大量的DNA相关数据。研究者从这些大数据中通过生物信息学的手段寻找关键的信息成为近年来的热门。介绍了计算正选择位点相关软件的发展过程及其现状。

“品质家电,才是我们的真正选择!”全国百位精英设计师发起联名宣言

一年一度的“十·一黄金周”即将来临，各大卖场又紧锣密鼓地开始了家电销售之战，家居设计、家庭装潢的市场也空前紧张起来。商家借势抬高价钱、欺骗消费者的行为都是以往黄金周难以遏止的市场行为。

复杂的正选择压力驱动不同细胞嗜性HIV-1的进化

对HIV-1细胞嗜性的研究是理解HIV-1传播和发病机制的关键.通过对HIV-1B和C亚型的R5和X4型病毒的全基因组进行适应性进化分析,发现R5和X4病毒经历了不同的进化方式,并且不同的HIV-1基因受到不同的正选择压力,意味着复杂的自然选择压力驱动HIV-1的进化.分析HIV-1Gp120超变区上的正选择位点,发现相对于其他超变区,更多的正选择位点发生在B亚型X4病毒的V3区,B亚型R5病毒的V2区以及C亚型X4病毒的V1和V4区域.因为这些区域通常影响和决定HIV-1的细胞嗜性,更多的正选择发生在这些特定的超变区意味着作用于Gp120上的选择压力与Gp120的受体识别和结合功能有关.值得注意的是,无论是B和C亚型还是R5和X4型病毒,显著更多的正选择位点发生在Gp120的C3区域(33.3%～55.6%,P<0.05),意味着C3区对HIV-1的生存和适应比先前认识的更为重要.另外,在R5和X4病毒的env基因中,约有一半的正选择位点是相同的,尤其是Gp41上的第96,113和281位正选择位点均出现在所分析的4种病毒类型中.这些共同的正选择位点不仅意味着对病毒生存和适应的重要性,也意味着R5和X4存在交叉免疫源性位点的可能性,这对于AIDS疫苗的发展具有重要意义.

上海市浦东新区注射吸毒者HCV的进化分析与正选择位点研究

目的了解上海市浦东新区注射吸毒者分离的HCV的基因分型，分析其病毒种群的增长演化过程与选择压力。方法采集美沙酮门诊注射吸毒者血清200份，扩增HCVNS5B377-nt核苷酸片段。结合同期当地的志愿献血者、MSM、法定报告丙型病毒性肝炎（丙肝）病例的分离序列，使用BEAST软件包分析主要基因型的进化速率和种群演变过程。采用Datamonkey在线软件包对注射吸毒者分离序列分析选择压力，并与直接抗病毒药物（Direct-actingantiviral，DAA）结合位点进行比对。结果美沙酮门诊注射吸毒者HCVRNA阳性检出率19．5％（39／200），其中基因分型分为3a亚型（14份）、3b亚型（13份）、1b亚型（7份）、6a亚型（4份）和6n亚型（1份）。注射吸毒者分离序列与其他人群序列同源性均较高。进化分析表明，HCV1b亚型的理论感染人数于20世纪90年代开始增加且增速较快，3a与3b亚型则从90年代中期呈逐渐上升趋势。选择压力分析显示，注射吸毒者NS5B377-nt片段确认有2个正选择位点，在7个DAA结合位点的突变率为2．2％。结论HCV3a和3b亚型是上海浦东注射吸毒者丙肝感染的主导基因型。而1b亚型在各人群中普遍分布，进化速率较快，其导致的感染数将持续上升。注射吸毒者HCVNS5B基因片段的DAA结合位点突变率低，预计药物结合效果较好。

青皮苦瓜鲨烯合酶基因ORF序列的克隆和正选择分析

为研究葫芦科植物中三萜皂苷生物合成通路中的关键酶鲨烯合酶的分子进化,克隆青皮苦瓜鲨烯合酶基因的c DNA序列,并进行正选择分析。根据葫芦科植物之间的同源性设计青皮苦瓜鲨烯合酶引物。采用3'RACE和5'RACE快速扩增技术分两步进行巢式PCR扩增鲨烯合酶ORF序列。根据克隆出来的青皮苦瓜编码框序列以及在Gen Bank数据库中完整的陆生植物鲨烯合酶编码框序列信息,用贝叶斯方法和PAML4软件进行鲨烯合酶的正选择分析。青皮苦瓜鲨烯合酶基因c DNA的克隆,命名为Mc SS,其c DNA序列全长为1 548 bp,ORF 1 251 bp,编码417个氨基酸残基。通过正选择运算,检测到33个正选择位点,其正选择位点主要集中在第二跨膜区及其两侧。本研究成功克隆得到青皮苦瓜鲨烯合酶基因全长c DNA序列并对其正选择分析,在三萜合成通路上为鲨烯合酶的定点突变提供重要参考。