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        細(xì)胞分裂相關(guān)基因Spc25的分子進(jìn)化研究

        2015-03-18 12:22:46邢雪琨
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年32期
        關(guān)鍵詞:密碼子外顯子多態(tài)性

        邢雪琨

        (新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003)

        染色體不穩(wěn)定性與腫瘤形成有密切的關(guān)系[1-2]。多種因素能導(dǎo)致染色體的不穩(wěn)定,如染色體分離、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)、DNA損傷等。在有絲分裂的染色體分離過程中,動(dòng)粒與微管的結(jié)合起著重要的調(diào)節(jié)作用。眾多蛋白參與該活動(dòng),Ndc80復(fù)合體就是其中關(guān)鍵的一員。Ndc80復(fù)合體由Hec1、Nuf2、Spc24 和 Spc25 4 種蛋白組成[3-5]。Spc25 作為 Ndc80復(fù)合體的組成部分,可能是動(dòng)粒-微管形成機(jī)制的一部分,涉及有絲分裂和腫瘤發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。雖然學(xué)者們針對(duì)Ndc80開展了大量研究,然而對(duì)于Ndc80的作用機(jī)制仍不清楚,對(duì)Spc25更是知之甚少。

        筆者采用生物信息學(xué)手段分析在不同生物中Spc25基因的長(zhǎng)度多態(tài)性、終止密碼子多態(tài)性、外顯子個(gè)數(shù)變化、氨基酸序列多樣性和該基因編碼的保守區(qū),并在此基礎(chǔ)上建立不同生物Spc25基因上的進(jìn)化圖譜,初步了解不同生物Spc25基因的演化關(guān)系,為研究該基因參與染色體分離和腫瘤發(fā)生的作用機(jī)理提供資料。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料 在NCBI中輸入“Spc25”搜索得到多種生物的基因序列,挑選分別代表真菌、無脊椎動(dòng)物昆蟲、脊椎動(dòng)物魚、兩棲、爬行、鳥和哺乳動(dòng)物7類生物的粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomycespombe)、釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、果蠅(Drosophila melanogaster)、斑馬魚(Danio rerio)、半滑舌鰨(Cynoglossus semilaevis)、非洲爪蟾(Xenopus laevis)、海龜(Chelonia mydas)、緬甸蟒蛇(Python bivittatus)、原鴿(Columba livia)、原雞(Gallus gallus)、人(Homo sapiens)、小鼠(Mus museulus)、大鼠(Rattus norvegieus)、牛(Bos taurus)、恒河猴(Macaca mulatta)、馬(Equus caballus)16種不同生物進(jìn)行Spc25基因分析。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 序列長(zhǎng)度多態(tài)性分析。分析Spc25基因及其ORF序列,以得到不同生物Spc25基因長(zhǎng)度的變異及序列特征。

        1.2.2 終止密碼子變異分析。統(tǒng)計(jì)Spc25基因的終止密碼子變異情況,為研究Spc25基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制提供資料。

        1.2.3 外顯子個(gè)數(shù)分析。統(tǒng)計(jì)Spc25基因的外顯子個(gè)數(shù),分析該基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控情況。

        1.2.4 氨基酸序列的同源性比對(duì)。用DNAMAN軟件中的Alignment程序?qū)pc25基因編碼的氨基酸序列進(jìn)行同源性比對(duì),并分析其保守區(qū)域,構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 序列長(zhǎng)度多態(tài)性 核酸序列分析表明,Spc25基因序列變化較大,從釀酒酵母的666 bp到粟酒裂殖酵母的4 156 bp,相差3 490 bp。但開放閱讀框(open reading frame,ORF)長(zhǎng)度都在666~717 bp,其中釀酒酵母666 bp較短,粟酒裂殖酵母717 bp較長(zhǎng)(表1)。說明在進(jìn)化過程中,盡管不同生物所處環(huán)境不同,基因調(diào)控有較大差異,但編碼序列比較保守,從真菌到脊椎動(dòng)物變化都較小。

        2.2 終止密碼子變異分析 在所研究的l6種生物中,有13種Spc25基因都是以TAA作為終止密碼子,有3種(果蠅、小鼠和大鼠)以TGA作為終止密碼子,沒有以TAG作為終止密碼子(表1)。說明生物有以TAA作為終止密碼子的傾向。

        2.3 外顯子個(gè)數(shù)分析 真菌和無脊椎動(dòng)物Spc25基因有1~3個(gè)外顯子,脊椎動(dòng)物中魚、兩棲、爬行和鳥類的外顯子個(gè)數(shù)在6~8個(gè),哺乳動(dòng)物除恒河猴9個(gè)外顯子外,都有8個(gè)外顯子(表1),說明在進(jìn)化過程中,Spc25基因外顯子有從少到多的過程,最后趨于有8個(gè)外顯子。

        2.4 氨基酸序列的同源性比較 用DNAMAN中的Alignment程序?qū)?6種生物Spc25基因編碼的氨基酸序列進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)脊椎動(dòng)物間Spc25同源性在9.5% ~100.0%,特別是哺乳動(dòng)物間同源性較高,人和恒河猴的同源性達(dá)100%。但真菌、無脊椎動(dòng)物與脊椎動(dòng)物差別較大,它們的相似性僅在6.8%~20.5%(表2)。所有生物最后的130個(gè)氨基酸是Spc25最為 保守的區(qū)域(圖1),可能與其功能有重要關(guān)系。

        表1 Spc25基因序列多態(tài)性

        表2 Spc25氨基酸序列的同源性比較%

        2.5 Spc25基因的分子進(jìn)化樹 用DNAMAN中的Alignment程序繪制上述16種生物Spc25基因的分子進(jìn)化樹(圖2),除真菌中的釀酒酵母與無脊椎動(dòng)物的果蠅聚在一起外,其他生物都是同一類的生物聚在一起,而且親緣關(guān)系與物種進(jìn)化順序一致。

        3 討論

        Spc25是參與動(dòng)粒-微管相互作用的Ndc80復(fù)合體的成分之一。生物信息學(xué)分析表明,Spc25基因的開放閱讀框從真菌到脊椎動(dòng)物變化都較小,幾乎都在666~717,編碼序列比較保守。大部分生物有以TAA作為終止密碼子的傾向,沒有以TAG作為終止密碼子的。Spc25基因外顯子有從少到多的過程,最后趨于有8個(gè)外顯子。哺乳動(dòng)物間氨基酸序列高度同源,最后的130個(gè)氨基酸是Spc25最為保守的區(qū)域。以上研究結(jié)果提示Spc25是一個(gè)較為保守的基因,在動(dòng)粒-微管的連接中發(fā)揮了重要作用,它的穩(wěn)定表達(dá)對(duì)染色體的穩(wěn)定性和抑制腫瘤發(fā)生起著關(guān)鍵作用。

        [1]VENKITARAMANA R.Chromosome stability,DNA recombination and the BRCA2 tumour suppressor[J].Curr Opin Cell Biol,2001,13(3):338 -343.

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