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金属硫蛋白基因的分子进化分析

作　者: 姬广超
导　师: 高会江
学　校: 东北农业大学
专　业: 动物遗传育种与繁殖
关键词: 金属硫蛋白 分子进化 选择压力 功能分歧
分类号: Q3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 1次
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内容摘要


金属硫蛋白(metallothionein,MT)是一种具有重要生物学功能的蛋白质。迄今为止,发现并确定了氨基酸序列的金属硫蛋白超过200种。金属硫蛋白一般由61～68个氨基酸组成,含有保守的20个半胱氨酸残基,能够有效地结合铜锌等重金属,具有维持微量元素的代谢平衡、重金属解毒、影响细胞的增殖与凋亡、清除自由基及参与应激反应等重要的生物学功能。金属硫蛋白的编码序列及氨基酸序列包含了大量的生物信息。传统研究过多地集中于金属硫蛋白的结构和功能,而忽略了对其结构和功能起决定作用的基因序列、代谢途径和调控网络等的研究。这些序列中含有大量的生物信息,从中挖掘出重要的生物知识,有利于为金属硫蛋白的深入研究提供参考和指导。本研究从金属硫蛋白的数据库中搜集其编码序列及氨基酸序列,利用贝叶斯方法构建其系统发育树。同时根据系统发育树,将金属硫蛋白基因划分为五个亚家族,对每个亚家族进行氨基酸使用频率统计以及选择压力分析,指出了在进化中较保守的对其功能有重要作用的氨基酸位点以及各亚家族在进化过程中受到的选择作用。本研究同时搜集了哺乳动物的金属硫蛋白基因及氨基酸序列,利用邻接法构建了哺乳动物金属硫蛋白基因的系统发育树。同时对哺乳动物金属硫蛋白基因进行选择压力分析与功能分歧分析,以对哺乳动物金属硫蛋白基因在进化中受到的正选择作用进行检测,发现哺乳动物金属硫蛋白基因主要受到纯化选择及中性选择作用,而且其在进化过程中曾经或正在经受正选择作用。并且检测到一些可能受到正选择的氨基酸位点。这些氨基酸位点对哺乳动物金属硫蛋白基因功能分歧可能有重要作用。本研究为进一步探讨哺乳动物金属硫蛋白基因的不同功能及其重要氨基酸位点提供了重要参考,便于进一步研究其结构与功能。本研究利用金属硫蛋白的氨基酸序列及其编码序列,对金属硫蛋白进行系统发育树构建,从整体上了解了金属硫蛋白基因的进化历史。通过对金属硫蛋白基因进行选择压力分析以及功能分歧分析,获得了一定成果,从遗传本质上和进化历史对哺乳动物金属硫蛋白更深入的了解,便于进一步研究其结构与功能,有利于进一步认识金属硫蛋白的生物学特性,从而有利于畜牧业中动物营养、饲养动物抗应激及转基因动物的研究与利用,有利于对人类疾病的研究和治疗。

全文目录


中文摘要  8-9
英文摘要  9-11
1 引言  11-27
  1.1 金属硫蛋白的研究  11-18
    1.1.1 金属硫蛋白的结构与分类  11-13
    1.1.2 金属硫蛋白的基因结构及调控  13-15
    1.1.3 金属硫蛋白的功能  15-17
    1.1.4 金属硫蛋白的应用  17-18
  1.2 分子进化分析研究  18-26
    1.2.1 生物信息学的发展  18-19
    1.2.2 系统发育分析  19-23
    1.2.3 蛋白质的中性与适应性进化  23
    1.2.4 基于系统发育树的似然法检验自然选择作用  23-25
    1.2.5 利用功能分歧系数检验自然选择作用  25-26
  1.3 研究的目的与意义  26-27
2 材料与方法  27-29
  2.1 实验一序列  27
  2.2 实验一方法  27-28
    2.2.1 序列比对与系统发育树构建  27
    2.2.2 选择压力分析  27-28
  2.3 实验二序列  28
  2.4 实验二方法  28-29
    2.4.1 序列比对与系统发育树构建  28
    2.4.2 选择压力分析  28
    2.4.3 功能分歧分析  28-29
3 结果与分析  29-42
  3.1 实验一分析结果  29-36
    3.1.1 实验序列选取  29
    3.1.2 系统发育树构建  29-32
    3.1.3 选择压力分析  32-36
  3.2 实验二分析结果  36-42
    3.2.1 实验序列选取  36
    3.2.2 系统发育树构建  36-39
    3.2.3 选择压力分析  39-40
    3.2.4 功能分歧分析  40-42
4 讨论  42-44
  4.1 实验一系统发育树构建  42
  4.2 实验一选择压力分析  42
  4.3 实验二系统发育树构建  42-43
  4.4 实验二选择压力分析与功能分歧分析  43-44
5 结论  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-51
附录  51-55
攻读硕士学位期间发表的学术论文  55

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中图分类: > 生物科学 > 遗传学
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