鼠兔leptin蛋白分子进化特征及其生态学意义

NWIPB OpenIR

	鼠兔leptin蛋白分子进化特征及其生态学意义; Characteristic of molecular evolution of leptin protein of pikas (Ochotona) and its ecological significance
	Yang J(杨洁)
	2007-06-09
摘要	环境压力可以加速特定压力敏感蛋白的进化速率，创建针对这种特定环境下的新的功能或原有功能的加强，从而提高动物对这种压力环境的适合度。青藏高原独特的气候环境对生活于其中的各种生物的分布、种群结构、生存适应、进化模式等产生深刻的影响。鼠兔作为现代全北区特有物种，呈现出特殊的分布现象：在全球现存的26种鼠兔中，除3种之外，其余均分布于亚洲，其中大部分分布于青藏高原，占全球鼠兔种类的80%以上，且几乎所有鼠兔都分布于高海拔或高纬度的寒冷地区。其中高原鼠兔是青藏高原的关键种和特有种，对维护青藏高原生态系统平衡起到重要作用。高氧利用率、高基础代谢率、高产热能力是高原鼠兔对高寒低氧高原环境最明显的适应特征。Leptin是一种主要由白色脂肪组织分泌的激素，在维持机体能量平衡中起到关键作用。为了揭示鼠兔对高寒低氧高原环境适应的分子机理，本研究采用RT-PCR和RACE方法克隆出高原鼠兔ob基因的全长cDNA序列，并分析了序列特征，同时采用real time PCR方法检测了高原鼠兔ob基因mRNA在不同组织以及不同海拔下的表达特征，并且采用分子进化分析方法分析了鼠兔家族ob基因的分子进化特征。主要研究结果如下： 1. 高原鼠兔ob基因全长cDNA序列由3015bp组成，其编码区序列由504bp组成，位于66-569bp之间。其5’非翻译区（5’UTR）由65bp组成，3’非翻译区（3’UTR）由2446bp组成。起始密码子为ATG，终止密码子为TGA。3’UTR含有PolyA尾，其上游13bp处含有一个加尾信号AAAAT。 2. 高原鼠兔ob基因编码一个由167个氨基酸组成的蛋白质，其N端含有一个21个氨基酸组成的信号肽，因此成熟分泌蛋白由146个氨基酸组成，其预测的分子量为16.086kDa，等电点为6.3。 3. 预测的高原鼠兔leptin蛋白序列中含有一个N-糖基化位点，五个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化作用位点（Casein Kinase Ⅱphosphorylation site），一个蛋白激酶C磷酸化作用位点（protein kinase C phophorylation site）和一个ATP合成酶α和β亚基识别位点（synthase α and β subunits signature），预测其二级及三级空间结构与其它物种leptin分子结构相似，为四股双螺旋组成的束状分子。 4. 高原鼠兔ob基因编码区核苷酸序列与猪、狗、牛、猫、人、鼠同源性分别为83%、82%、81%、81%、81%和79%，推导的氨基酸序列同源性达70～72%，且与其它物种氨基酸序列比对发现高原鼠兔所特有的20个变异位点。 5. 高原鼠兔ob基因可以在脑、心、肺、肝脏、脾脏、肾脏、骨骼肌、脂肪组织中表达，其中以白色脂肪组织中的表达量最多，其次是心脏和肺，而肝脏和肾脏中ob基因的表达量最低，这种多组织的表达特征可能对维持高原鼠兔体内leptin的高水平起到调节作用。 6. 随着海拔的增加，高原鼠兔体内ob基因的表达量增加，提示ob基因可能是不同海拔下高原鼠兔体内能量代谢调节的一个重要分子。 7. 鼠兔家族ob基因进化分析结果显示，leptin蛋白对冷环境压力较为敏感，可以看作为寒冷压力反应蛋白。 8. 寒冷的环境压力是驱动冷适应动物鼠兔leptin发生适应进化的重要因子，这种leptin的适应性功能进化有利于提高鼠兔在压力环境下的生存的适合度。 9. 理论上确定了鼠兔leptin蛋白中20个正向选择位点（即适应性功能进化位点）分别为：2S, 4W, 7R, 28H, 29A, 36I, 44A, 59V, 60L, 62K, 63H, 92A, 94Q, 95G, 98P, 103D, 106S, 108N, 111E, 113I。 10. 这种leptin的适应性进化特征可能是鼠兔家族所共有的现象。基于高原鼠兔leptin克隆，cDNA序列以及蛋白质序列结构分析及其mRNA的组织特异性表达、不同海拔下mRNA表达的研究分析，以及鼠兔家族leptin分子进化分析结果，推测鼠兔leptin蛋白可能发生了适应性的功能进化，其功能有别于人、大鼠、小鼠、家兔等其他动物的leptin的功能，在维持鼠兔对极端高原环境压力下的生态适应中起到重要作用。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.75.249.4/handle/363003/16092
专题	中国科学院西北高原生物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	杨洁. 鼠兔leptin蛋白分子进化特征及其生态学意义, Characteristic of molecular evolution of leptin protein of pikas (Ochotona) and its ecological significance[D],2007.