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Tcl/Mariner转座子属于DNA转座子中的一个超家族,它们是通过"cutandpaste"机制转座的。从Tcl/Mariner转座子在果蝇中首次被发现之后,到目前为止发现Tcl/Mariner转座子几乎存在于所有的生物体中。家蚕(Bombyxmori)作为鳞翅目昆虫中的模式生物,它是唯一一种已知的完全由人类驯化而来的经济类昆虫。先前的研究表明转座子大约占家蚕基因组的35%,并且DNA转座子大约占3%。然而在DNA转座子中,与其它的超家族相比,Tcl/Mariner转座子几乎占到了整个DNA转座子的90%。正是由于Tcl/Mariner转座子在家蚕中如此高的比例,这就激发了我们对它们的研究的兴趣。虽然,家蚕中含有大量的Tcl/Mariner转座子,但是关于这个超家族在家蚕中的全基因组信息却是未知的。同时,在家蚕中,一些Tcl/Mariner转座子家族已经被鉴定[如Bmmar1,Bmmar2,Bmmar3,Bmmar4,Bmmar5和Bmmar6]。并且,先前的研究也对家蚕中的Tcl/Mariner转座子做了一些相关的系统分析。然而,这些研究由于缺乏全基因组数据而不够完整。随着家蚕全基因组数据以及家蚕基因组精细图的公布,为全基因组分析Tel/Mariner转座子提供了一个很好的机会。本文研究的主要结果如下:
1.家蚕中Tcl/Mariner转座子的鉴定和系统发生分析
本文通过同源性搜索,我们共获得2670条序列,然后我们所获得的这些序列用fgclust方法分类,fgclust是一种重复序列分类的工具。通过这种分类方法,我们所获得的所有序列被分为22个家族,其中包括6个以前报道的家族,9个在Repbase收集的家族和7个家族是在本研究中发现的。并且,这些家族依次被命名为Bmmar1到Bmmar22。基于转座酶的催化区域的系统发生分析以及结构分析显示Tcl/Mariner转座子的所有成员可以分为5个亚组:mariner,Tcl,maT,DD40D,和DD41D/E。通过估计各个枝在家蚕基因组中的比例,我们发现在家蚕基因组中maT转座子(51.23%)是含量最多的DNA转座子而不是mariner转座子。
2.新的亚群bmori以及rosa亚家族新的姊妹群的鉴定
特别地,基于转座酶全长的系统发生分析以及比较Tcl/Mariner转座子其它成员转座酶催化区域的DDxD/E基序,我们发现Bmmar15在昆虫中形成了一个新的亚群DD40D,我们把它称为bmori。而且这个亚群只存在于少数的几种昆虫中,这可能说明了这个亚群是某些昆虫特有。Rosa亚群是一类存在于昆虫中且属于mariner亚群的新种系,它们的主要特征是在它们的催化区域编码一个DD41D/E的基序。通过序列比对和系统发生分析,我们发现在昆虫中存在一类rosa亚家族的姊妹群,而且这两类成员在氨基酸水平上表现出不同的保守。同时,我们也分析了rosa亚家族在生物的分布情况,结果表明rosa亚家族不仅存在于昆虫中,而且也存在于脊椎动物中,如Anoliscarolinensis。并且,我们得出DD40DandDD41D/E两个亚群的特征是介于mariner和Tcl之间。
3.家蚕中Tcl/Mariner转座子插入时间和转座活性分析
最后,我们估计了每个家族中的每个拷贝的插入时间,结果显示家蚕中的Tcl/Mariner转座子在0到1百万年前可能有一个突然的扩张,这意味着Tcl/Mariner转座子可能在最近存在转座活性。为了进一步证实这种可能性,我们对Tcl/Mariner转座子进行了EST以及ORF分析,结果表明Bmmar1,Bmmar6,Bmmar9可以找到显著的EST证据和可能完整的转座酶。总之,本研究通过对家蚕中Tcl/Mariner转座子的全基因组分析,为Tcl/Mariner转座子在昆虫基因组中的分布,起源和进化的研究提供了一些新的视角。