上游刺激因子进化的研究

论文摘要

上游刺激因子（Upstream Stimulatory Factor,USF）是一种多功能的转录因子,在真核生物中广泛表达,包括USF1和USF2。USF是一类选择性剪接基因,例如大鼠的USF2通过选择性剪接可产生USF2⊿1,USF2⊿2,USF2⊿3和USF2⊿4等变体,行使不同的功能,且不同变体间还可以相互作用,进一步调节含E-box靶基因的表达。USF蛋白具有典型的碱性-螺旋-环-螺旋-亮氨酸拉链（b-HLH-LZ）结构,参与细胞增殖、糖脂代谢、黑素沉积调控以及刺激前列腺素的合成并能导致血栓类疾病和肾脏疾病的发生。因此,深入研究USF的功能对揭示蛋白功能多样性产生的机制以及预防疾病的发生具有重要意义。为能更加深入的研究USF的功能进化,本文应用生物信息学方法对其外显子-内含子结构及其选择性剪接的方式进行了系统分析,同时,蛋白序列和基因结构的系统发育分析表明,usf1和usf2的产生是基因复制的结果,然而,usf1和usf2的内含子位置以及插入相位提示在不同的种系中,可独立地发生内含子的插入或删除,因此,看似同源的内含子不一定是同源的,这说明在以内含子为基础进行同源性分析时应格外的注意。与低等动物相比,脊椎动物中的usf基因高度相似,然而,usf1 N端的可塑性又促使其向趋异性的方向进化,因此,usf的进化可能是趋同和趋异两种压力共同作用的结果。对比usf1和usf2的各个选择性剪接变体发现,二者的剪接模式都很保守,而新的变体是由点突变或内含子中额外序列的插入造成的。另外,之前的报道均认为所有usf中均有亮氨酸拉链,并以此为基础对HLH蛋白家族进行分类,然而本次预测发现,该结构域是新近插入到该蛋白家族中的。因此,针对HLH蛋白家族的分类还有待于进一步的探讨。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 基因与基因组进化研究中的生物信息学
• 1.1 生物信息学概述
• 1.2 比较基因组学与进化基因组学
• 1.2.1 进化基因组学与生物进化
• 1.2.2 比较基因组学和生物进化
• 1.3 基因家族进化研究中的若干概念
• 1.3.1 基因家族与蛋白质家族
• 1.3.2 系统发生分析与系统发生树
• 第二章 USF 的功能研究进展
• 2.1 USF 蛋白简介及其研究进展
• 2.2 USF的选择性剪接及功能
• 2.2.1 USF1的选择性剪接及功能
• 2.2.2 USF2 的选择性剪接及功能
• 2.3 USF 的功能与疾病发生
• 2.3.1 USF 在造血干细胞增殖和更新中的作用
• 2.3.2 USF 在招募组蛋白修饰酶中的作用
• 2.3.3 USF 与血栓类疾病
• 2.3.4 USF1 在晒黑反应中的作用
• 2.3.5 USF与肾脏疾病
• 2.3.6 USF 和前列腺素的合成
• 2.3.7 胃保护性三叶肽和USF
• 2.3.8 USF 与细胞增殖
• 2.3.9 USF 与糖脂代谢
• 2.4 小结
• 第三章 上游刺激因子蛋白家族的分子进化
• 3.1 材料和方法
• 3.2 结果和讨论
• 3.2.1 USF 的系统发育分析
• 3.2.2 基因结构与蛋白序列的比对
• 3.2.3 USF 选择性剪接的预测及其进化
• 3.2.4 内含子插入和删除的进化历程
• 3.2.5 USF1 N 端的可塑性
• 3.2.6 总结
• 参考文献
• 附录
• 附录1：文章中的选择性剪接变体预测的结果
• 附录2：文中涉及的物种
• 附录3：内含子在比对蛋白中的插入位点
• 致谢
• 研究成果及学术论文
• 个人简历