论文部分内容阅读
碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix，bHLH)基因超家族在高等生物的许多发育过程中发挥重要的调控作用，这些发育过程包括肌细胞分化、血细胞分化、性别决定、中肠发育等。bHLH转录因子的基序长约60个氨基酸，含有一个碱性区域和两个螺旋区域;两个螺旋区域通过一个长度不定的环状区域连接。根据动物bHLH转录因子调控基因表达的功能不同，将其分为45个家族;而45个家族中的bHLH转录因子又根据其所作用的DNA元件和自身结构特点被分为6个高阶组(high-order group)。
埃及伊蚊、冈比亚按蚊、致倦库蚊这三种蚊子是与登革热等人类传播性疾病密切相关的病菌载体。在库蚊亚科中，埃及伊蚊是研究的最透彻的，在蚊子发育生物学研究方面，它是一种新发展起来的模式生物。埃及伊蚊是人类黄热、登革热及昆士热病毒的最强蚊虫传播载体，其基因组已于2007年测序完毕。在50个按蚊种系中，冈比亚按蚊是最为人所知的疟原虫载体，它的基因组早在2002年就测序完毕。淋巴血吸虫病的传播者致倦库蚊的基因组也于2010年成功测序。本研究用生物信息学的方法成功地对这三种蚊子的bHLH因家族成员进行了鉴定，填补了这方面研究的空白;此外，进一步对九种昆虫的bHLH基因家族成员进行了进化分析。本研究所获得的结果为今后开展蚊子中发育调控相关bHLH蛋白的结构与功能研究打下了良好基础。
获得的主要结果如下:
1、埃及伊蚊、冈比亚按蚊、致倦库蚊基因组分别编码55、55、57个bHLH基因，这些数值与其它昆虫中的bHLH数目相近。埃及伊蚊bHLH成员在A、B、C、D、E及F高阶组中的数量分布分别是27、10、9、1、7和1;冈比亚按蚊bHLH在上述各高阶组的分布是25、10、10、2、7及1;致倦库蚊bHLH在上述各高阶组的分布是27、11、10、1、7及1。
2、与其它昆虫的bHLH成员比较发现:三种蚊子的基因组中都编码4到5个Atonal家族成员，而其它昆虫中最多含3个Atonal家族成员，这是因为Ato基因经历了具有蚊子物种特异性的基因扩增，病媒蚊中Ato基因的扩增可以增强光感受器、内部弦音感受器及嗅觉感受器的形成;在Ngn家族中，只有致倦库蚊和冈比亚按蚊含有Tap(bp)2，Tap(bp)2应该是增强了这两个物种对化学信号的敏感性，其它昆虫基因组中缺少这个Ngn家族成员是因为基因丢失;埃及伊蚊和致倦库蚊中出现了ASCa家族成员的扩增以及待鉴定ASC成员，它们很可能对外部感觉器官的形成起到增强作用;病媒蚊的Hey家族中都含有Stich1b，而其它昆虫中通常只有1个Stich1，这是因为蚊子物种中发生了基因复制;只有冈比亚按蚊在Emc及Sim家族中各具有2个成员，AgEmc2进一步加强了对某些基因的负调控，Sim在中枢神经系统的发育过程中起关键调控作用，与运动的协调性有关，也激活气味受体的表达。
3、蚊子中有36个bHL日基因的进化速率高于它们在昆虫中的平均进化速率，2个bHLH基因的进化速率与昆虫中的平均进化速率相同，6个bHLH基因的进化速率低于昆虫中的平均进化速率。
4、对9种昆虫中40个bHLH家族成员基因编码区的分析发现:昆虫bHLH基序中不存在常规正选择，但在11个bHLH家族中存在插曲性正选择(episodic diversifyingselection)，说明插曲性正选择在昆虫bHLH的进化中发挥了主要作用。
5、在埃及伊蚊Crp、 Twi、MLX、Nau、Tai、Pxs、Mistr及Cyc这8种bHLH基序的编码区中存在长度分别为315，344、42，358、42，045、28，517、15，641 bp、8，779 bp、5，539 bp及4929 bp的内含子，其中分别含有155、35、33、19、8、7、2及4个转座子元件。
6、21个埃及伊蚊bHLH基序和32个冈比亚按蚊bHLH基序具有EST（表达序列标签）或microarray（基因芯片）表达证据，而只有3个致倦库蚊bHLH基序有EST表达证据。