不同物種gata—2基因編碼區(qū)生物信息學(xué)研究

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1、不同物種GATA—2基因編碼區(qū)生物信息學(xué)研究　　摘要：利用生物信息學(xué)方法分析了小家鼠（Musmusculus）、褐家鼠（Rattusnorvegicus）、人（Homosapiens）、黑猩猩（Pantroglodytes）、大猩猩（Gorilla）、倭黑猩猩（Panpaniscus）、猿（Nomascusleucogenys）、狨（Callithrixjacchus）、亞馬遜松鼠猴（Saimiriboliviensis）、家馬（Equuscaballus）、小耳大嬰猴（Otolemurgarnettii）、

2、家貓（Feliscatus）、東非狒狒（PapioAnubis）、獼猴（Macacamulatta）、犬（Cainslapus）、野豬（Susscrofa）、大熊貓（Ailuropodamelanoleuca）等17個(gè)物種GATA-2基因編碼序列（Codingsequence，CDS），并對該基因的遺傳多樣性、信號肽、導(dǎo)肽、跨膜結(jié)構(gòu)域、疏水性/親水性、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)、氨基酸序列進(jìn)行了分析和預(yù)測。結(jié)果表明，在17個(gè)物種52條基因序列中共檢測到344個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，有25種單倍型，GATA-2基因序列編碼區(qū)的種內(nèi)、種

3、間存在豐富的遺傳多樣性。GATA-2蛋白N端無信號肽，不具有導(dǎo)肽，沒有跨膜結(jié)構(gòu)域，表現(xiàn)為親水性，蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)元件是無規(guī)卷曲和α-螺旋，理論等電點(diǎn)為9.43，GATA-2蛋白呈堿性。10關(guān)鍵詞：GATA-2基因；物種；生物信息學(xué)分析；遺傳多樣性中圖分類號：Q786文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0439-8114（2013）24-6182-05GATA家族是一類能識別GATA基序（motif），并能與之結(jié)合的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，在動物、真菌、植物等生物中存在比較廣泛。脊椎動物中已發(fā)現(xiàn)6種GATA結(jié)合蛋白，分為GAT

4、A-1/2/3和GATA-4/5/6兩大類，前者與紅細(xì)胞、淋巴及性腺的發(fā)育有關(guān)，后者控制心、腸及外胚等組織分化的轉(zhuǎn)錄[1，2]。GATA-2的cDNA大小為2.6kb，編碼的轉(zhuǎn)錄因子為474個(gè)氨基酸。GATA-2屬于鋅指結(jié)構(gòu)家族，可調(diào)控造血干/祖細(xì)胞的增殖和分化，在整個(gè)造血過程中對細(xì)胞的系統(tǒng)分化十分重要[3]。GATA-2還可調(diào)控其他造血相關(guān)因子的表達(dá)，與多種造血系統(tǒng)疾病相關(guān)。另外，GATA-2可作為胚胎發(fā)育過程中原腸胚期外胚層腹部的分子標(biāo)記，還表達(dá)于胚胎發(fā)育時(shí)期和成年個(gè)體垂體中的[4]，GATA-2失活后胚

5、胎會因?yàn)樵煅δ艿娜笔Ф趹言兄衅谒劳?。GATA-2還可以與其他因子交互作用，從而在多方面發(fā)揮調(diào)控造血作用[5]。本研究利用生物信息學(xué)方法分析了GATA-2基因編碼區(qū)種內(nèi)和種間變異，研究了該基因不同種內(nèi)及種間的遺傳分化，為更好地研究該基因及GATA家族中其他成員的結(jié)構(gòu)和功能奠定了基礎(chǔ)。1材料與方法1.1序列來源101.2方法2結(jié)果與分析2.1不同物種GATA-2基因核苷酸分析2.1.1多態(tài)位點(diǎn)、單倍型及核苷酸多樣性分析在所分析片段長度為1443bp的52條序列中，發(fā)現(xiàn)344個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，百分率為23.84%，其

6、中單一多態(tài)位點(diǎn)65個(gè)，百分率為4.50%，簡約多態(tài)位點(diǎn)279個(gè)，百分率為19.33%；共發(fā)現(xiàn)25種單倍型，單倍型的多樣性為0.967，說明GATA-2基因種間和種內(nèi)變異較大。不同物種的多態(tài)位點(diǎn)數(shù)和單倍型多樣性不一致，表明GATA-2基因的種間存在遺傳變異。17個(gè)物種種間的平均核苷酸差異數(shù)（k）為76.676，核苷酸多樣性為0.053。其中，人的GATA-2基因平均核苷酸差異數(shù)和核苷酸多樣性最高，與其他物種差異較大，這表明人的GATA-2基因存在豐富的遺傳多樣性（表2）。2.1.2核苷酸歧異度、遺傳分化和凈遺傳

7、距離分析10不同物種GATA-2基因遺傳分化（Gst）在0.093～1.000之間，核苷酸歧異度（Dxy）和凈遺傳距離（Da）都在0.001～0.109之間（表3）。不同物種間核苷酸歧異度和遺傳分化、凈遺傳距離的變化范圍均很大，說明了不同物種間遺傳分化明顯。其中黑猩猩和倭黑猩猩、大猩猩、人的核苷酸歧異度、凈遺傳距離最小，說明黑猩猩與倭黑猩猩、大猩猩、人之間的親緣關(guān)系較近，小家鼠、褐家鼠與其他物種間的核苷酸歧異度、凈遺傳距離最大，說明小家鼠、褐家鼠與本研究中其他物種間親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。2.2不同物種GATA-2基因

8、氨基酸多樣性分析2.2.1密碼子偏愛性ENC值是評價(jià)基因整體密碼子偏愛性，其取值范圍為20（每個(gè)氨基酸只使用1個(gè)密碼子的極端情況）～61（各個(gè)密碼子均被平均使用），其值越低說明偏愛性越強(qiáng)，越高則說明偏愛性越低[6]。CBI值反映了一個(gè)基因中高表達(dá)優(yōu)越密碼子的組分情況，說明外源基因在目的宿主中可能的表達(dá)情況[7]。所選不同物種GATA-2基因序列編碼區(qū)中密碼子有效值（ENC）為42.383（0），說明