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纤毛虫大核发育过程中的IES序列分析

刘志广  
【摘要】: 纤毛虫是一种低等的单细胞真核生物,其主要特征是具有两种类型的细胞核:一个大核,一个或多个小核。在纤毛虫的有性生殖过程中,亲代大核发生降解,新的大核由小核合子核分裂产物之一发育而来。在小核向大核发育过程中,小核内的DNA进行一系列的程序化的基因重组,包括染色体断裂、连接、内部删除序列(Internal Eliminated Sequences,IES)的删除、基因两端端粒的附加以及基因扩增等。如何精确识别和删除IES序列,一直吸引着分子细胞生物学家们对其进行研究。本研究以纤毛虫类中具有代表性的种属——草履虫(Paramecium)、四膜虫(Tetrahymena)和游仆虫(Euplotes)中的IES序列为研究对象,通过序列统计、比对和搜索等分析,寻找纤毛虫IES序列的共同特征,为IES的起源与进化提供新的证据。 从GenBank数据库中查找得到草履虫、四膜虫和游仆虫中含有IES的小核基因15种,其中共含有43个IES序列。对43个IES的长度、A/T含量、可能的密码子数量及边界序列进行了对比分析。分析表明每个IES中都含有终止密码子,说明IES是原始DNA序列中积累了大量点突变的结果。这样的突变使正常DNA失去了编码能力,并导致A/T平均含量达到80%,使DNA二级结构发生改变的可能性增加,这几种因素共同作用,最终导致了IES的删除现象。 为了找到新的IES,我们克隆了八肋游仆虫(Euplotes octocorinatus)中心蛋白(Centrin)、微管蛋白(β-Tubulin)、肽链释放因子1(eRF1)和肽链释放因子3(eRF3)的小核基因,分别与相应的大核基因对比,但结果证明这4种小核基因中不含IES。 又从八肋游仆虫大核DNA中克隆得到一种新Rab基因,该基因全长827 bp,两端为端粒序列,开放阅读框长633bp,编码210个氨基酸,在遗传密码使用上,该基因内部含有4个通用终止密码子TGA,在此编码半胱氨酸,并以TAG作为终止密码子。在NCBI上经BLAST序列比对发现,该基因拟编码的蛋白与其他物种Rab8蛋白的氨基酸序列同源性达45%~54%,具有Rab家族保守的结构特征,因此我们将它命名为Eorab8。Eorab8与其他物种的Rab8蛋白构建进化树,发现该蛋白的进化与物种的进化地位基本一致,说明该基因在细胞中可能具有重要功能。从八肋游仆虫中Eorab8小核基因也是633bp,与大核中的Eorab8的开放阅读框长度相同,证明其小核基因中不含IES。


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