姥鯊基因組解析

2017-03-18    編輯:諾禾致源

鯊魚基因組特征

245棋牌通過測序得知,姥鯊的基因組大小只有1Gb左右,大小相當于人的三分之一左右(人的基因組大小約為3Gb);對姥鯊的基因組進行組裝,組裝結果顯示ContigN50達到46.6Kb;ScaffoldN50為4.5Mb;GC含量為42.3%;具體組裝指標如下表所示:

對其基因組進行注釋發現,姥鯊基因組大約含有18,872個編碼蛋白的基因,同時含有較多的MiRNA基因座(693個基因,136個基因家族),比硬骨魚斑馬魚要多(344個基因,94個基因家族),但是要少于人(1527個基因,558個基因家族);姥鯊中存在的新的miRNAs在一些特有組織表達量較高。同時在姥鯊中存在一些較保守的基因在哺乳動物中仍在存在,但是這些保守的基因在硬骨魚中卻不存在。


姥鯊的進化地位

姥鯊是軟骨魚類,傳統的生物學分類方法是根據動物的形態和生理等進行分類,對于軟骨魚綱和硬骨魚綱進行分類時存在一定的爭議,在本研究中,基于全基因組的699個直系同源基因進行系統進化樹構建,通過進化樹分析發現軟骨魚類的分類地位與傳統的分類方法一致。


245棋牌姥鯊 “體型無變化” 機制探究

通過對線粒體和外顯子的核酸替換率評估姥鯊的進化速率,發現姥鯊進化速度低于現有的哺乳動物,本研究中采用699個直系同源基因進行重新評估分子進化率,以海鰻為外群,發現姥鯊的分子進化速率要遠低于其他脊椎類動物;相比之下,硬骨魚中的棘魚和斑馬魚的進化速度最快(603個基因獲得,103個基因丟失);除此之外,姥鯊的基因組中還表現出內含子突變率低以及染色體重組率低等特點。
對姥鯊基因組進行共線性分析,與雞的基因組以及人的基因組進行比較發現,姥鯊中將近93%的Scaffold都能和雞的染色體形成1對1的共線性。通過對硬骨魚、姥鯊以及雞等進行兩兩比較發現,硬骨魚在進化過程中存在較多的染色體易位、斷裂以及融合等現象。由于基因組進化速率較慢,基因決定表型,這也從側面解釋姥鯊在幾億年間體型無較大變化的原因。


姥鯊 “無骨機制”探究

245棋牌姥鯊屬于軟骨魚綱類,軟骨魚與硬骨魚最根本的區別在于,軟骨魚的骨頭并沒有被鈣化。在本研究中,完成對姥鯊基因組組裝后,我們對所有參與骨骼形成的基因進行了研究。與硬骨魚相比,姥鯊基因組中缺少分泌型鈣結合蛋白(SCPP)基因家族,這個基因家族編碼多種磷酸蛋白,其中多種磷酸蛋白參與骨的骨化作用;同時SCPP基因家族對于骨發育形成具有重要的作用。而在鯊老基因組由于缺失SSCP基因家族可能是導致不能形成真骨的原因。為了驗證這一假說,本研究在斑馬魚上進行相應的Knockout實驗,進一步驗證這一假說。


姥鯊特殊免疫機制

245棋牌對姥鯊的免疫系統進行分析,分析發現在姥鯊體內并沒有發現輔助性T細胞,這類免疫細胞通常被認為是脊椎動物防御病毒和細菌感染等發揮著重要的作用,在人類中當體內的輔助性T細胞被HIV病毒破壞時,艾滋病患者最終會死于病毒或者細菌的感染。但在姥鯊這種長壽且免疫系統強大的動物內沒有發現,說明姥鯊在抵御各種病毒細菌的感染時可能有另一套免疫殺菌的機制,至于具體機制尚不清楚。這項研究刷新了人們對脊椎動物免疫系統的認識,脊椎動物中除了輔助性T細胞還應該存在其他免疫殺菌機制。