文摘
6糖基转移酶基因家族包括ABO血型、Ggta1 iGb3S, GBGT1基因和基因由三个假定的限制为哺乳动物,GT6m6, GTm6, GT6m7,只有后者在灵长类动物。位于基因可能编码功能和非功能的蛋白质。Ggta1和GBGT1基因,例如,在狭鼻类的灵长类动物,假基因而iGb3S基因只在人类活动,倭黑猩猩和大猩猩。即使是灭活的,这些基因往往是在灵长类动物交谈。一些位于新界的易感性或抗性相关基因是寄生虫,我们调查(i)位于新界的选择压力间接同源基因在灵长类动物;iGb3S守恒的基础(ii)在人类、黑猩猩、倭黑猩猩;和(iii)的功能潜力GBGT1 GT6m7狭鼻类的。我们观察到,净化选择是普遍和这些基因多样性较低,尽管ABO血型和Ggta1基因有一些网站在积极的选择。GT6m7,公认的基因与积极的牙周炎,可能监管功能,但实验研究需要评估其功能。iGb3S的进化保护人类、黑猩猩和倭黑猩猩似乎邻近基因的结果和重要的生物功能。
1。介绍
糖基转移酶催化glycoconjugates和多糖的生物合成的糖残基的受体底物产生重要的抗原免疫系统的信号处理和识别(1),包括超过90 carbohydrate-active酶,分组CAZY蛋白相似的数据库(http://www.cazy.org/GlycosylTransferases.html)。糖基转移酶6在高尔基氏复合体II型跨膜蛋白本地化。他们有一个总体结构与胞质尾,一个跨膜域和一个大型催化域(1- - - - - -3]。家庭包括功能性和非功能性蛋白质编码的ABO血型,Ggta1, iGb3S,和GBGT1哺乳动物基因和基因由三个假定的限制:GT6m6, GTm6, GT6m7;只有后者在灵长类动物(3]。
ABO血型基因编码A和B转移酶添加N-acetyl-D-galactosamine (GalNAc)或D -半乳糖(加)H物质生产A或B抗原,分别。非功能[O等位基因4,5]。O表现型的人表现出更多的重症疟疾造成的阻力恶性疟原虫比其他的和/或B类型(6- - - - - -8]。尽管如此,在灵长类动物这个轨迹分析表明,等位基因是维持平衡的选择(9]。
Ggta1基因编码的酶α1、3-galactosyltransferase (α1、3-GT)。它转移UDP-Gal N-acetyllactosamine和生产α加抗原决定基。狭鼻类(人类、猿和旧世界猴)产生anti-Gal抗体(10,11]。根据Galili [12基因的失活保证这个血统的出现。然而,Ggta1的功能是维护在noncatarrhine哺乳动物(13]。的合成α加抗原表位也归因于iGb3S基因在小鼠。然而,这种基因编码isogloboside b3合成酶加上UDP-Gal lactosylceramide产生isogloboside b3 (14]。
GBGT1基因编码福斯曼合成酶(FS)通过GalNAc globotriaosylceramide之外。这个反应的结果是福斯曼抗原,缺席230年狭鼻类的灵长类动物由于两个产生替换残留物(G > S)和269 (Q > R) [5,15]。
位于成员公认的基因不会产生一种酶催化活性由于缺乏六个主题LBR-B LBR-C, LBR-F, LBR-G, LBR-H, LBR [3]。
卡萨尔斯et al。16]分析了GBGT1的分子进化,iGb3S, GTm7在两个人群和惊人的描述下这些所谓的伪基因进化的积极选择。不同意什么是预期的非功能序列,尽管最初称为伪基因,一些研究表明GT6m7被功能的可能性。Schaefer et al。17)发现这三个欧洲人群的假基因和侵略性的牙周炎。同一个协会加强了Hashim et al。18]。
根据Svensson et al。19),三个标准是重要的建立一个假基因:(1)有害的突变(移码突变,终止密码子,剪切位点改变,等等);(2)产生的数量每产生替换网站(Ka / Ks比率)表明缺乏选择性压力;(3)当序列不重叠的任何已知的基因。
尽管如此,有一些有争议的事实周围这些标准:发现发现一些假定的伪基因参与DNA, RNA和蛋白质调控和他们的基因序列是守恒的数百万年,当他们应该发展的中立。因此,回顾假基因似乎是重要的条件。
像一些位于基因易感性或抗性相关各种寄生虫,他们的进化和功能分析是很重要的。因此,我们决定调查(i)位于新界的选择压力间接同源基因在灵长类动物;(2)守恒的原因iGb3S假基因在人类、黑猩猩、倭黑猩猩;和(iii)的功能潜力GBGT1和GT6m7在狭鼻类的基于文献和注释的蛋白质数据库。
2。材料和方法
2.1。数据库和对齐
使用的序列从NCBI检索(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)和/或运用数据库(http://www.ensembl.org/index.html)。物种的识别用于每个数据库及其附加文件(表中加入数字提出了S1在网上补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2016/9051727)。
我们只分析了外显子6和7的ABO血型基因编码蛋白质的催化域(由823年的1062个基点,职责)。外显子1到5都很小(他们的所有长度是237个基点),它们是缺席或删除记录的可变剪接不同组织的哺乳动物。使用肌肉的序列对齐的大型6 (20.]。每个基因的进化的最佳模型估计Modeltest 3.7 [21)和100年的种系发生树复制建成使用PhyML 3.0 (22]。核苷酸多样性(π)是由大型计算6 (20.]。
2.2。检测重组断点
重组是由加尔省的方法http://www.datamonkey.org/服务器(23]在HKY85模式下使用Kishino-Hasegawa测试(KH)。速度变化是由一般离散分布三率实现类(23]。
2.3。分子进化分析
分子进化是由Codeml验证程序中实现PAML 4包(24)和通过HyPhy Datamonkey服务器(23]。Codeml最初运行M0模型得到的进化树,随后在网站输入模型和“free-ratio”分支模型(25,26]。
似然比检验(轻轨车)(α= 0.05)是用来比较零模型的替代模型(M1a与M2a M7和M8)和M0和free-ratio模型(25- - - - - -28]和轻轨交通关键值为2.71 5%和5.41 1%比较嵌套对M8a和M8测试。Hyphy的线性、胆汁和无法处置的方法被用来识别网站在正面或净化选择。情景积极选择的证据证实了模因(适用于个人网站)和破产(应用前景与灵长类动物gene-wide分支)(29日]。
这些方法使用不同的信心指数值、贝叶斯因子和后验概率。价值是重要的如果是小于或等于0.05(破产、线性、胆汁和MEME模型),拜耳因素≥50 (REL),后验概率≥95%(信息面板)。进化的模型中使用这些分析(牧师土著居民的,Ggta1,GT6m7)和HKY85 (GBGT1和iGb3S)。
2.4。带注释的蛋白质数据库
获得更多的功能信息,组织表达和蛋白质相互作用的基因,我们搜索数据库neXtProt (https://www.nextprot.org/),UniProtKB (http://www.uniprot.org/),GeneCards (http://www.genecards.org/),字符串(http://string-db.org/)。
3所示。结果和讨论
加尔省的方法发现了重组只在的证据GT6m7序列在190位置。帕里斯算法表明,基因是强大的净化选择,和被不找到多元化选择的证据在每个基因。然而,一些网站确定的MEME情景选择压力下(表1)。每个基因的获得的结果如表所示1。
3.1。土著居民的
ABO血型分析由Codeml模型推断266年积极的选择。这个密码子的位置是至关重要的区分A和B等位基因的灵长类动物(9,30.]。虽然M8并不像M2a模型[医学简洁23),和积极的多元化选择的存在被MEME表示,“free-ratio”模型。文化基因算法提出多元化选择现场268 (0.002)的价值。“Free-ratio”测试表明,一些分支机构发展积极的选择。获得的结果证实了平衡选择被Segurel et al。9]。根据一些作者,某些等位基因可能对病原体的进化和维护(31日- - - - - -34]。在人群中,个人与A或B类型似乎不那么容易感染所致幽门螺杆菌和霍乱弧菌而O等位基因的载体32,35];相比之下,更大的重症疟疾造成的阻力恶性疟原虫O血型人由于观察红细胞的减少了玫瑰的形成(6,36]。结果显示在附加文件:S2-S4表和图S1。
3.2。Ggta1
没有一个网站发现的算法是参与蛋白质的活动按照推断结构Gastinel et al。37牛1,3-Gal。M7和M8的比较表明了积极的选择模型(LTR = 6.367;109年位置(E > K);然而,它替换仅限于Gtta1安哥拉疣猴的假基因,因此预期。
250年和351年网站密码子被MEME上发现普遍的多元化选择,分别由线性和恶魔。密码子250年本地化α1,3-GalT催化的口袋里。它是参与c端段的稳定性(37),是二糖受体底物结合位点38]。松鼠猴α1,3-GalT礼物替代色氨酸在这个残留苯丙氨酸,但这种变化似乎并没有很大影响酶的催化活性(38]。密码子351 c端部分和附近的这个分析这礼物非常多态性,在极性和非极性氨基酸在不同哺乳动物,但他们似乎并不导致蛋白质结构重大变化。
“free-ratio”测试结果表明不同的选择压力之间的几个血统,特别是在吼,显示最高的ω值(0.64),类似于小池百合子等结果。13S5-S7](附加文件:表和图S2)。
3.3。iGb3S
只有网站97年指出被恶魔在积极的选择。它被MEME还表示,如网站136年,229年和275年。其中,97年、229和275个职位最相关的信息,因为氨基酸是保存在不同的类群显示强烈的选择性压力蛋白在哺乳动物(图1)[39]。替换这些残留物并不参与重要酶过程。然而,极性变化涉及iGb3S蛋白质残留275年观察到的旧世界猴(G275R)可能会导致一些骨干的构象熵的变化在当地线圈的蛋白质(见[40残]),因为这是疏水性的网站α螺旋(α5)。
这个基因在人类活动是由于多个突变,包括Y252N和L187P替换,但高保护人类假定的假基因的核苷酸多样性,π= 0.0010)报道了卡萨尔斯et al。16]。
iGb3S没有证据表明重组和syntenically守恒在哺乳动物。此外,两侧是两个守恒的基因(ZNF362,锌指蛋白362 PHC2 polyhomeotic同族体2基因),这表明他们在人类的保护可能会从他们chromosomic位置,在强大的选择性压力下(附加文件:表S8-S10)。
3.4。GBGT1
帕里斯表明82%提纯选择下网站(ω意味着= 0.270),尤其是在狭鼻类,目前低多样性(π=0.030)。(结果是额外的文件所示:表S11-S13。)这些灵长类动物Forssman-negative,代替福斯曼醣脂类。这些灵长类动物的细胞显示糖酯类前体globotriaosylceramide和globoside用作结合位点的细菌,病毒,毒素(15,41- - - - - -44]。这显然是一种自适应的缺点,但它可以抵消。
例如,个人的表达是福斯曼抗原(ABO血型子群)[19]目前防止志贺毒素1 (Stx1)和脆弱性Stx2a毒素,变体Stx2虽然[45,46]。路易丝和Obrig47]分析患者引起的溶血性尿毒症综合征(HUS)大肠杆菌O157: H7和观察到Stx2a毒素比Stx1细胞毒性1000倍。其他流行病学数据使用狒狒和鼠标模型也注意到它(47- - - - - -49]。可能这是一个进化优势,呈现狭鼻类进化的一个关键的角色。
3.5。GT6m7
我们的研究结果表明高核苷酸守恒和净化选择(ω平均的0.475),发现了卡萨尔斯et al。16),尽管积极的选择由线性检测密码子126,恶魔,MEME,信息面板(附加文件:表S14-S16)。
有丢失的蛋白质结构信息,尽管其在睾丸高表达,白细胞,齿龈(17)非常煽动。最相关的信息相关的管理潜力,这是下面的解释。
全基因组关联研究(GWAS) Schaefer et al。17]发现之间的关系一个等位基因的SNP rs1537415(本地化的第2内含子GT6m7)积极牙周炎(AgP)三个欧洲人。最近,这种联系被发现在苏丹人口18]。Schaefer et al。17)使用计算分析报道,替换从C到G在SNP rs1537415可能减少转录因子之间的亲和力GATA-3及其结合位点。
我们提交的内含子2 BLASTN运用对人类GRCh38和我们发现一个片段的353个基点(121年英国石油公司上游SNP rs1537415)身份大于90%以下管理序列:ADGRL3-AS1(粘附受体G protein-coupled L3反义RNA), RUNX1 (runt-related转录因子1),SRBD1 (S1 RNA绑定域1基因),CTND2(连环蛋白δ2),和FEZ2(束状和伸长蛋白质ζ2)。获得的值最好五支安打是额外的文件:图S3。
近几十年来,一些哺乳动物的伪基因的功能是澄清的,各级代理,从DNA蛋白(50- - - - - -55]。例如,转录的Makorin1基因是由它的假基因paralogousMakarin1-p1(55];和HMGA1(高机动组A1)提出监管措施在胰岛素受体(INSR)基因(55]。提供的数据表明,GT6m7也有一些功能,但还需要实验数据。
4所示。结论
如本文所示,在灵长类动物位于净化选择是普遍的基因和多样性很低(意味着= 0.342和意味着= 0.0822)。令人惊讶的是,他们发现保留甚至在类群基因灭活。ABO血型,Ggta1,GBGT1基因似乎是在强大的选择性压力下产生的病原体。土著居民的轨迹在灵长类动物进化以平衡的方式维护三个等位基因的至少10个物种,包括人类,猩猩,松鼠猴。Ggta1对病原体的基因也给优势的表达α加抗原表位或者anti-Gal抗体(12]。同样,没有福斯曼抗原的表达与细菌感染有关。然而,GT6m7和iGb3S似乎进化不同。GT6m7,灵长类动物,可能监管功能。否则,维护iGb3S在人类、黑猩猩和倭黑猩猩似乎是唯一的结果接近基因具有重要的生物功能。
信息披露
这部分工作是在依莲伊万诺维奇的硕士论文56]。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突存在。
确认
支持的工作是Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de含量(披肩)从教育部优越,巴西。这部分工作是在依莲伊万诺维奇的硕士论文56]。
补充材料
补充材料包括对使用样本信息,如所有的表和数据结果,