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时间:2019-10-16
《ammecr基因家族的系统进化及其在文昌鱼和斑马鱼胚胎发育过程中的表达》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、摘要Ammecr基因家族的系统进化及其在文昌鱼和斑马鱼胚胎发育中的表达文昌鱼是现存与脊椎动物亲缘关系最近的无脊椎动物类群之一,由于文昌鱼的形体结构及胚胎发育和脊椎动物有许多共同之处,在基因和基因组水平上二者又有很高的同源性,因此文昌鱼是进化和发育生物学等研究的理想材料。近年来,随着文昌鱼实验室连续繁殖获得成功和全基因组测序的完成,极大地推动了文昌鱼模式化进程,以文昌鱼为对象的基因功能研究日益增多,文昌鱼的基因及其表达模式常用于与其他物种,尤其是与脊椎动物之问的比较基因组学和发育生物学研究。相邻基冈缺失综合征(AMME,Alportsyndrome.Men
2、talretardation,MidfacehypoplasiaandElliptoeytosis.)是由人X染色体上一段序列缺失所致,Ammecrl是位于该缺失序列片段上的基因之一,但该基因的确切功能尚不清楚。数据库搜索发现存脊椎动物中存在2个Ammecr同源基因:Ammecrl和Ammecrll,而在无脊椎动物和细菌中只有一个同源基因。为了探索这一基因的功能,本研究克隆了文昌鱼中Ammecr同源基因,进而对Ammecr基因家族的进化和文昌鱼Ammecrl基因的表达进行了研究。文昌鱼的Ammecrl基因(AmphiAmmecrl/lI)的cDNA序列全
3、长2,920bp,其中开放阅读框全长为738bp,编码245个氨基酸。将AmphiAmmecrl/ll与脊椎动物代表物种人、鸡、爪蟾和斑马鱼以及无脊椎动物海鞘、果蝇和线虫的Ammecrl同源基因进行蛋白序列比对,发现Ammecr基因家族成员序列相似度很高,尤其是C端区域:利用蛋白比对结果构建的系统进化树显示脊椎动物Ammecrl与Ammecrll亚家族分别聚成两簇,AmphiAmmecrl/ll位于这两基因簇的底部,这个结果说明脊椎动物Ammecrl和Ammecrll可能来源于同一个祖先基凶,是基因倍增的结果。然而,在目前所有可用的硬骨鱼数据库中都只找到
4、一个Ammecrl基因,设计兼并引物用PCR方法也只在斑马鱼中克隆到Ammecrl基因;由于目前软骨鱼数据库不完整,无法判断软骨鱼基因组中Ammecrl同源基因的数目,本研究又用同样的PCR方法在软骨鱼代表——条纹斑竹鲨中成功地克隆到摘要Ammecrl及Ammecrll,这一结果暗示Ammecrll基因可能在硬骨鱼中发生丢失,而软骨鱼和其它脊椎动物类群中保留了Ammecrl和Ammecrll基因。为了进一步研究脊椎动物Ammecrl/.4mmecrll的起源问题,我们还比较了数据库中代表物种Ammecrl/Ammecrll同源基因的结构,结果显示脊椎动物
5、Ammecrl/Ammecrll在外显子大小和数目(6个外显子)上都相当保守,文昌鱼AmphiAmmecrl/ll(5个外显子)和它们也仅有一个外显子之差,且AmphiAmmecrl/ll最后一个外显子长度(209bp)恰好与脊椎动物中Ammecrl/Ammecrll最后两个外显子长度之和(212bp)相当,推测脊椎动物Ammecrl和Ammecrll基因的最后两个外显子是由AmphiAmmecrl/ll最后一个外显子进化而来。Ammecr基因分布的广泛性和序列上的高度相似性暗示了其功能上的保守性。为了研究Ammecrl在脊索动物进化过程中是否保留了相同
6、或相似的功能,本实验利用原位杂交和实时荧光定量PCR方法比较了斑马鱼Ammecrl和文昌鱼AmphiAmmecrl/ll在胚胎的表达情况。结果显示,斑马鱼Ammecrl呈现母源表达特征,在卵母细胞和受精卵中有大量基因转录物。同时发现斑马鱼Ammecrl也存在合子表达方式,实时荧光定量PCR结果显示合子表达发生在大约囊胚晚期;24hpf时期的胚胎的原位杂交结果显示,表达产物集中在整个脑部,48hpf之后,在咽弓和背鳍原基处也检测到明显信号,该结果说明斑马鱼Ammecrl合子表达具有时空特异性,可能参与到脑、咽弓及背鳍的形成与发育过程中。文昌鱼AmphiAm
7、mecrl/ll原位杂交和实时荧光定量PCR结果同样显示出母源表达特征,但本研究中尚未发现其合子表达,这可能说明.4mmecrl是在脊索动物进化过程中获得的新的表达方式(合子表达),至于合子表达产物是否与母源表达产物行使相同的功能,有待进一步研究。关键词:文昌鱼;斑马鱼;Ammecrl基因;基因表达;进化;胚胎发育2AbtraetPhylogeneticanalysisofAmmecrgenefamilyanditsexDresslonoUrlngamDnl0XUSandZeDraI-iSII●l●■’一oembryonicdevelopmentAbtr
8、actThecephalochordateamphioxusiswidelyre
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