文摘

心磷脂与线粒体内膜的许多蛋白质相互作用,与细胞色素C和肌酸激酶激活它们。它可以被视为一个积分因子线粒体呼吸链的组件,提供了一个有效的电子和质子转移。主要的,如果不是唯一的,心磷脂的成熟的因素是tafazzin。这种酶异构体比例的变化可以引起严重的疾病,如巴斯综合症。用生物信息学方法,我们发现守恒的c端地区许多tafazzin亚型和确定新的哺乳动物物种外显子5以及极少数情况下获得的基因内区保留外显子8和9之间。地区的c端源自转移相对于完整的一部分小胡子成绩单后跳过外显子9或保留外显子之间的基因内区10和11所示。这些修改演示具体分配订单的哺乳动物。物种的依赖性最大寿命,体重,线粒体代谢率的修改已被证明。可以说,非常规tafazzin亚型之间提供最优平衡的生化活动增加线粒体(产生的特定环境或营养条件)和寿命维护;和功能作用的亚型与初级和二级结构的修改c终端。

1。介绍

心磷脂(CL)是一种直接的线粒体膜磷脂与几个线粒体蛋白质增加呼吸链的效率和ADP / ATP交换([1)和引用)。它还参与蛋白质导入线粒体和调节线粒体保留和许多蛋白质和酶的活性。氯氧化触发细胞死亡和发生在许多疾病2]。CL代谢异常改变线粒体的结构包括线粒体嵴损失和减少分歧,融合,mitophagy。CL代谢改变会导致各种形式的心脏衰竭。这些干扰在巴斯综合症尤其明显(BS),一种罕见的和心肌病x连锁遗传疾病,骨骼肌病,延迟和增长3]。与BS映射到相关的突变小胡子X染色体上的基因(4]。超过100突变小胡子,从而诱导b已报告(3]。它们分散在所有11个外显子的基因,他们中的大多数是错义突变或短indels,但转移和拼接网站突变,以及庞大的外显子缺失或整个基因也发生。没有明确的突变类型和BS症状之间的相关性被发现。

研究表明,人类和动物模型小胡子突变降低水平的成熟CL和增加的monolyso-CL (MLCL)。MLCL / CL比率在血液里,在一起小胡子BS的突变,是主要的诊断特征。守恒的存在主题HXXXXD(组氨酸和天冬氨酸由任何四个氨基酸)的典型glycerolipid酰基转移酶指出可能tafazzin参与新生CL的重构。事实上,BS患者证明低亚油酸(C18:2)并入CL与其他脂肪酸。此外,从大鼠肝细胞线粒体和人类淋巴母意识到体外转让(¹⁴C] linoleoyl-phosphatidylcholine tetraoleoyl-CL,从而取代所有四个酰基组与亚麻油酸的(5]。纯化果蝇tafazzin有效转移在体外亚油酸链1-palmitoyl-2 - (¹⁴C] linoleoyl-phosphatidylcholine MLCL形成CL和lysophosphatidylcholine (lysoPC LPC的)。

CL是独一无二的结构中磷脂;它由四个酰基链来自两个分子由中央甘油磷脂酸链骨干的6]。在大多数组织中,CL有一个或两个主要酰基组,这使得它在结构上统一和分子对称7]。残留的不饱和脂肪酸是常见的主要群体。这些结构属性的成熟CL形式源于其postsynthetic修改。这种重构从MLCL形成通过四个酰基集团之一,由calcium-independent催化磷脂酶A2在哺乳动物。MLCL reacetylation由三个酶:monolysocardiolipin酰基转移酶、酰coa: lysocardiolipin酰基转移酶,和tafazzin。底物特异性和具体CL改造仍未开发前两个酶。Tafazzin是必不可少的的维护CL的正常成分和浓度。BS感应的小胡子突变表明CL改造的重要性和tafazzin线粒体功能的重要性。Tafazzins被发现在所有研究真核生物线粒体膜间隙间的组件(7]。tafazzin分子的拓扑组织线粒体仍然是模糊的;然而,与10所示⁵-10年⁶Da multiprotein复合物。目前尚不清楚这些蛋白质组成复合物和直接与tafazzin互动;然而,这tafazzin协会与其他蛋白质的功能具有重要意义。

序列的比较小胡子基因和几个成绩单显示的两种转录起始站点和几个剪接变异,产生几个tafazzin亚型(4]。Tafazzin其他已知的蛋白质序列没有明确的相似性;它包含两个功能重要的区域:一个非常疏水序列30个氨基酸的氨基端区域,显然,一个膜锚,和一个亲水域中部,显然,与其他蛋白质相互作用。最短tafazzin形式缺乏疏水区域和可能细胞质蛋白质,而几个长的变异的可变剪接的外显子5 - 7不同亲水性域长度。不是不可能的,亲水的多样性域调节他们的亲和力不同的蛋白质。最常见的亚型是完整的一个和一个缺乏外显子5。在果蝇,也有几个tafazzin亚型,它们有不同的胞内定位:主要tafazzin-A驻留在线粒体而tafazzin-B本地化在不同的隔间包括线粒体、内质网、高尔基氏复合体。

纯化重组tafazzin演示transacylase活动对CL和各种磷脂,磷脂酸、磷脂酰胆碱,磷脂酰乙醇胺,phosphatidylglycerol,磷脂酰丝氨酸,以及他们lyso-L-derivatives。7-19的重组tafazzin可以酰基转移组与0到3不饱和双键碳原子。Tafazzin函数不仅是一双磷脂转化为另一双(PL1 + LPL2→LPL1 + PL2)也保持PL和LPL分子之间的平衡。乍一看,这广泛的特异性tafazzin应该水平酰基磷脂的组成相应的膜隔间。实际上,在活的有机体内tafazzin相当具体的影响,首先,对线粒体的CL隔间。显然,特异性在活的有机体内transacylation在很大程度上取决于组织的线粒体膜和酰基的可用性团体而不是tafazzin属性。建议主要tafazzin函数优化的包装磷脂膜通过促进动态构象转变的热力学重塑线粒体膜(7]。

缺乏tafazzin减少氯浓度,改变它的酰基成分,增加了MLCL浓度。同时,multiprotein复合物内线粒体膜降解,可结果直接从CL水平下降或间接改变膜的构象变化。总的来说,这提供了一个洞察的起源异常线粒体的功能活动,如膜电位下降,部分氧化解偶联,并增加氧化应激。链接到的表型表现小胡子突变不明确。描述分子机制普遍;然而,BS的表型异常只适用于特定的组织。例如,形态异常线粒体后只在胚胎干细胞分化成心肌细胞(8]。显然,高度活跃的线粒体嵴密度高可能对tafazzin最敏感的缺陷。无论真相如何,缺tafazzin不一定导致线粒体结构组织缺陷;相反,只有有缺陷的线粒体的比例增加。这种效应会导致表型缺陷BS的变异。

因此,CL是一个独特的二聚的线粒体磷脂具体,这使得它一个可靠的线粒体标记。组织具有高氧化能力如slow-twitch骨骼和心肌有高氯含量从线粒体磷脂总量的10 - 20%;这是线粒体呼吸和能量代谢的关键(9,10]。具体来说,CL身体与并激活大量的线粒体蛋白质包括大部分,如果不是全部,内部的线粒体膜酶、细胞色素c和肌酸激酶(11,12]。实际上,CL可以被视为一个因素线粒体呼吸链的集成组件,它提供了高效的电子和质子转移(11,12]。不仅CL的存在,而且其酰化,对线粒体的功能活动是至关重要的。CL酰基链的性质可以组织之间的不同;然而,骨骼肌肉和心脏肌肉的主要形式有亚油酸(18:2n-6)。比例下降的修改可能会干扰细胞色素c氧化酶活性的最主要的,如果不是唯一的,因素控制18:2n-6 tafazzin CL组成,它催化18:2n-6从供体转移磷脂磷脂酰胆碱等,从而完成CL成熟。因此,人类tafazzin基因的突变(小胡子)诱导b,一种先天性肌病中线粒体结构和功能异常,心脏和骨骼肌病,身体负荷不宽容,和增加活性氧的生产(13]。

tafazzin基因在1996年首次描述的目标突变导致BS (4,14]。可变剪接的小胡子主要记录产生四种不同的实验观察到mrna:全身(FL),缺乏外显子5 (Δ5),外显子7 (Δ7),或两者兼而有之(Δ5Δ7)(15]。CL酰基链之间的不同类型的细胞和组织在同一物种。FL和Δ5 tafazzin形式展示transacylase活动但有不同的拓扑(浸没式膜)16]。目前还不清楚如果CL重构是tafazzin的唯一功能。小胡子突变的合成减少tetra-linoleoyl心磷脂的CL分子有不同的酰基组成。这种变化影响线粒体的结构和功能活动。tafazzin形式的比例的分析模式和BS患者和正常人的血已经证明,除了两个功能亚型(FL和Δ5),各种信使rna编码非功能性蛋白质形式。

最近的线粒体蛋白在哺乳动物和鸟类的系统发育分析明显不同最大寿命(MLS) [17)表明,这大大取决于taxon-specific数值参数 ,这是一个组成部分线粒体代谢率的方程; (尺寸不变我们将省略)。的参数是线粒体内膜的蛋白质的稳定性。另一个方便的线粒体代谢率指数是基底的耗氧率(mtBRO每体重的时间₂)。无视常数 ,这些参数的相关方程 ,在哪里 。总的来说,mtMR描述了能源需求对应的物种生活在一个特定的生态位,是由特定的线粒体蛋白质的氨基酸组成和线粒体膜蛋白之间的相互作用。CL,内膜的关键整合组件,应该在很大程度上,决定的价值因此,特有的MLS和mtMR。如前所述,酰基修饰的CL tafazzin是控制CL的机能活动的主要机制。因此,tafazzin的结构和功能性质可以是一个因素导致的线粒体的MLS和呼吸功能。

此后,tafazzin外显子编号根据人类tafazzin FL对碘氧基苯甲醚(NP_000107;292个氨基酸)。没有进入经典tafazzins的描述,注意他们的c终端对应于图中所示的主题1,生成的c端序列对齐的哺乳动物蛋白质第11外显子的人类FL tafazzin。c端序列一致没有删除,保留了二级结构不仅在哺乳动物和其他脊椎动物,而且在模型原肢类(黑腹果蝇,秀丽隐杆线虫)、真菌(酿酒酵母)等。(见图1 (13])。

我们修改角度分析了在哺乳动物tafazzins外显子5,8 - 9,9 - 11。具体地说,该地区守恒在哺乳动物中已确定的c端地区许多非常规tafazzin亚型以及新物种,收购tafazzin基因外显子5(除了人类和类人猿;人科)。第一例tafazzins被称为非常规(ut),它分为两种类型(T1和T2)的主题。外显子9前主题疏忽的结果和转移,而第二个内含子和外显子10和11之间保留的结果转移。后一种情况,当外显子5是获得被称为E5 tafazzins。在罕见的情况下,基因内区保留是外显子8和9之间观察到的。这些修改具体分布在哺乳动物的订单和相关的最大寿命和体重以及线粒体代谢的速率。我们提出这些变化的功能作用。

2。材料和方法

氨基酸序列提取从RefSeq数据库(18)和补充与运用v96 [19]。T1亚型tafazzin被确定PSI-BLAST [20.在RefSeq]。tafazzin ENHRADWEALQCPACARAAPGREQVSCGDSQSPD序列,一个地区的匹配在太平洋white-sided海豚(Lagenorhynchus obliquidens,同种型Х5)和narrow-ridged江豚(Neophocaena asiaeorientalis,同种型Х2),被用来查询。在第二个迭代,T1组补充只有tafazzins裸鼢鼠(核磁共振,Heterocephalus格拉比)以及额外tafazzin大熊猫的亚型(Ailuropoda melanoleuca)和非洲丛林大象(非洲象);这些tafazzins相似性较低的查询。没有后继的迭代中产生新的蛋白质。最终,50 tafazzin序列已确定(列在表T1表S1)。的截止值为0.005;然而,同样的结果值从0.0001到0.1。以后,默认值是用于所有未提到的爆破参数。

T2 tafazzin亚型的识别以类似的方式,但是使用爆炸(PSI-BLAST产生相同的结果)。查询序列PGRSSLRAAGQPQSFPSGGDSQSPD, tafazzin区域匹配在太平洋white-sided海豚(Lagenorhynchus obliquidens,亚型Х1-X4)和narrow-ridged江豚(Neophocaena asiaeorientalis,同种型Х1)。得到了相同的结果值达标 10,即28 tafazzins T2的表列在表S1一起查询,匹配所有鲸类识别的地区。的tafazzin XP_028342714抹香鲸(异构体Х1)(- catodon)对应于T1和T2类型。其tafazzin XP_028342715(Х2)与T1和T2匹配类型值为10^-12年和 和被分配到T1。表S1包括一个tafazzin (XP_028342714)分配给两个T1和T2类型。

E5亚型tafazzin被确定在RefSeq爆炸。查询是人类tafazzin地区编码外显子4、5和6外显子边界(强调):TPAAADICFTKELHSHFFSLGKCVPVCRGAEFFQAENEGKGVLDTGRHMPGAGKRREKGDGVYQKGMDFILEKLNHGDWVHIFPE。结果保持不变的价值被切断从10^-35年到10^-31年。确定蛋白质包含一个地区外显子4和6之间同源tafazzin外显子5的猿(人科E5 tafazzins)。更高的值产生氨基酸地区缺乏第5外显子区域,不能分配给E5 tafazzins。根据表S1,E5和T1类型不重叠。一些物种(煤烟白眉猴Cercocebus atys,绿猴Chlorocebus sabaeus,crab-eating猕猴猕猴属fascicularis,黑色仰鼻猴水平共有布什和非洲大象非洲象)两种类型,但没有他们的蛋白质属于两种类型。因此,这三种类型有一个重叠(XP_028342714)类型T1和T2,虽然没有明显原因的损失外显子9不能结合的外显子5。所有标识E5 tafazzins经典(他们符合标识图1)。

生成的序列标识呈现在图2每一个类型的,一个地区(星号标记的表S1)是用于每个物种为甚至表示物种提供不同数量的tafazzin亚型。该地区大部分类似于上面的查询T1或T2,分别被选中。序列标识生成使用WebLogo服务(21]。蛋白质二级结构预测的JPred4 [22]。

3所示。结果与讨论

通过分析主要数据库的数据,我们已经确定了守恒的c端地区失踪的经典tafazzin哺乳动物的氨基酸序列tafazzin亚型。他们的图案(序列标识)数据所示2(一个)和2 (b),并给出了相应的蛋白质序列表S1。这个表也带来了物种的分类和拉丁名字方便使用他们共同的名字。非常规tafazzins (ut)适用于tafazzin亚型包含第一个或第二个主题(T1和T2)。

T1主题被发现在23个哺乳动物7订单(或更高的分类群):Afrotheria, Glires,灵长类动物,树鼩目,食肉类,鲸类,和偶蹄目,特别是在裸鼢鼠(Heterocephalus格拉比),北极地松鼠(Urocitellus parryii),乌黑的白眉猴(Cercocebus atys)、绿猴(Chlorocebus sabaeus),crab-eating猕猴(猕猴属fascicularis),黑色仰鼻猴(水平共有)、黄金仰鼻猴(水平roxellana),中国树鼩(Tupaia belangeri对毛皮海豹(北部)Callorhinus ursinus)、北海狮(Eumetopias jubatus),加州海狮(Zalophus californianus),夏威夷僧海豹(Neomonachus schauinslandi),大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、太平洋white-sided海豚(Lagenorhynchus obliquidens),narrow-ridged江豚(Neophocaena asiaeorientalis),抹香鲸(- catodon)、瘤牛(Bos indicus)、牛(牛),后者混合的两个(Bos indicus×牛NCBI: txid30522),白尾鹿(Odocoileus virginianus),野猪(野猪),双峰驼(Camelus bactrianus)和非洲丛林大象(非洲象)。

12个物种的T2主题完全一致,具体地说,在几乎所有鲸类和水生食肉动物。它被发现在海象(Odobenus rosmarus),威德尔海豹(Leptonychotes weddellii),夏威夷僧海豹(Neomonachus schauinslandi)、布朗和北极熊(熊属arctos和北极熊)以及美国黑熊(美洲黑熊运用数据),太平洋white-sided海豚(Lagenorhynchus obliquidens)、虎鲸(Orcinus虎鲸),常见的宽吻海豚(语truncatus),白鲸(Delphinapterus莱夫卡斯岛),narrow-ridged江豚(Neophocaena asiaeorientalis)和抹香鲸(- catodon)。它也发现了两个翼手目动物,黑狐蝠(狐阿勒克图)和埃及的果蝠(Rousettus aegyptiacus),以及perissodactyl,白犀牛(学名simum)。

根据MobiDB [23),守恒的UT区域重叠长无序区域通常糖基。这些无序区域有时发生在其他地区的蛋白质但不典型tafazzins没有指定的T1和T2图案。确定区域不能对齐领域参与酶活性,使没有理由认为他们参与蛋白质对线粒体内膜或催化中心的一部分。同样,无序地区已发现的N末端microtubule-binding和tubulin-sequestering蛋白(24]。

尽管RefSeq是广泛的,其他数据库还含有蛋白质组在RefSeq失踪。例如,运用美国黑熊(包含蛋白质组美洲黑熊与包含区域匹配的tafazzin T1);因此,表S1补充这个物种和该地区。

除了tafazzins表S1,我们发现tafazzins图案与c端地区共享,具体来说,7 c端氨基酸如标志(图所示2)。这些可以作为例证的北美海狸(Castor黄花),其亚型Х1 X2, X5-X8包含一个区域,部分匹配两种T1和T2: VSFLPDSPKLSSVLPVPSDSQGTLAKVHEGCRPAPSLSAGGDAQSSD。《海狸》也可以分配给E5。同样,所有亚型(x1x4)欧洲兔(Oryctolagus cuniculus)包括缩短T1或T2;这些相似区域LPQGCGPTVSLSSGGDAQSPH(亚型Х1和X4), GCGPTVSLSSGGDAQSPH(Х2)和LPQGCGLSSGGDAQSPH(Х3),它允许我们称这种蛋白质缩短众信。在裸鼢鼠同种型X1 (Heterocephalus格拉比)也包含GDAQGPD序列。同时,T1是由亚型X2和X3而经典tafazzins包括亚型X4和X5。这样的例子的列表。

地区有很弱的相似性T1或T2。例如,哥伦比亚面容苍白的僧帽的同种型X1 (宿务capucinus)类似于T1: ALWRPDAGGAEREAAARDRVEHRDFLAPRH;同种型X2的国内羊(羊属白羊座)类似于T2: VSFSLGLSSPFSLGLSSP;tafazzin单峰骆驼(Camelus dromedarius)类似于T2: VSSSPRQSCSCPSPSSP。据我们所知,卷尾没有经典tafazzin。

感兴趣的是,地区GDAQSPD GDAQSSD, GDAQSPH, GDSQSPD GDAESPD, GDAQGPD相应的最后七个位置在图2只在发生非常规tafazzins包括缩短的。在400万年RefSeq蛋白质,只有三个例外,XP_007521742 XP_004712810, XP_016049842欧洲刺猬(Erinaceus europaeus)和小刺猬马岛猬(Echinops telfairi),不是tafazzins但是包括区域2,4,5以上。具体来说,准确的GDAQSPD序列存在于低至28哺乳动物蛋白质:23 t1和t2 5。GDSQSPD存在于17哺乳动物蛋白质:4 t1, t2, 1 nontafazzin XP_016049842刺猬(Erinaceus europaeus)。GDAQSSD存在于20哺乳动物蛋白质:6 t1, t2, 6缩短生产的海狸(X1, X2, X5-X8),和1 nontafazzin XP_007521742的刺猬。GDAESPD存在于哺乳动物蛋白质:4 t1, t2, 1 nontafazzin XP_004712810马岛猬(Echinops telfairi)。GDAQSPH存在于5哺乳动物蛋白质:1 T1的北极地松鼠(Urocitellus parryii4)和缩短生产欧洲兔(Oryctolagus cuniculusx1x4)。GDAQGPD存在于哺乳动物蛋白质:2裸鼢鼠的t1 (Heterocephalus格拉比)。RDAQSPD存在于非洲丛林大象3 t1 (非洲象)和一百多个nontafazzins姐妹染色单体的家庭凝聚力蛋白质PDS5同族体a。因此,这六个地区主要马克非常规tafazzins。

从今以后,模式指tafazzin地区指定的材料和方法的查询。自然是定义阈值分离真实T1和T2蛋白质与这些类型只有一个偏远的相似之处。在T2,至少19的25个氨基酸必须匹配,即。,超过3/4。在T1,似乎真正的地区至少2/3的模式匹配(超过22的34个氨基酸),尽管一些亚型相似性较低是包含在表的列表中S1。例如,有一个地区以50%的身份(17的34个氨基酸)在同种型X14 (XP_023396534)布什的非洲大象(非洲象);然而,这个物种的另一个同种型(X10)用于标识一代已经超过2/3的匹配(23 34)。的挑战这样一个阈值定义如下所示。草原鹿鼠(拉布拉多白足鼠bairdii)代表在运用而不是RefSeq序列匹配几乎一半的第一部分T1模式(16的34个氨基酸)。这样缩短了T1是典型的许多啮齿动物(的非常规亚型RefSeq在括号):家鼠(亩骶6),Gairdner的地鼠(亩帕哈里人3)、琉球鼠标(亩结论:(2)、中国仓鼠(Cricetulus将4)、黄金仓鼠(Mesocricetus auratus2),较小的埃及跳鼠(Jaculus Jaculus2),和天竺鼠(Cavia porcellus1)。同时,结合该地区的草原的tafazzin鹿鼠演示了一个令人信服的相似性,以及缺乏此类tafazzins表S1由于相似性呼吸急促,我们认为重要的。星号在草原鹿鼠序列表示终止密码子:

查询:ENHRADWEALQCPACARAAPGREQVSCGDSQSPD

主题:ENHRADREALQCTPCA

请注意,精氨酸在位置7在哺乳动物中并不少见。

没有模式的主要部分缩短tafazzins不允许我们将它们分配给ut,尽管阈值相似的长度没有明确定义。

此外,新tafazzin亚型包含以下订单已发现外显子5(或更高的分类群):Afrotheria, Glires,灵长类动物,食肉类,鲸类,偶蹄目、翼手目。以前,这种E5 tafazzins在原始人发现了(智人,一,黑猩猩,低地大猩猩,彭哥abelii)。除了这些,我们已经确定了E5 tafazzins在许多旧世界猴(猕猴科):Cercocebus atys,Chlorocebus sabaeus,猕猴属fascicularis,m .解剖,m . nemestrina,Mandrillus leucophaeus,Papio导引亡灵之神,Theropithecus狒狒,水平共有以及在北方大丛猴Otolemur garnettii。偶尔E5 tafazzins可以找到超越灵长类动物:在啮齿动物(Ochotona首要的和Castor黄花),laurasiatherians (Pantholops hodgsonii,Phyllostomus变色,一道acutorostrata,彪马concolor)和afrotherians (非洲象)。所有确认E5蛋白质在表S1(表E5)。

补充试验在酵母只展示了机能活动Δ5变种,这引发了一个问题,为什么外显子5是保存在进化25]。完整的人类tafazzin补充的删除小胡子基因果蝇(16]。Schlame声称外显子5可以发现的小胡子基因只在灵长类动物(7];然而,我们发现许多这种外显子的新实例。

图3显示的数量考虑物种,物种的数量包含每个非常规类型或E5 tafazzins,并且他们的数量每分类单元(更详细地给出这些数据表S1)。

在孤立的情况下,经典tafazzins符合的描述介绍保护外显子8和9之间的基因内区;这样的tafazzins将称为CT +。9个这样的病例发现RefSeq在接下来的灵长类动物:智人亚型X2、X3和X5(分别XP_006724900、XP_016885250和XP_024308199);倭黑猩猩(一)、X2 (XP_008950941),苏门答腊猩猩(彭哥abelii),X1 (XP_024096396)吃教松鼠猴(Saimiri boliviensis),X1, X2, X5 (XP_010330095、XP_010330096 XP_010330098),和黑猩猩(黑猩猩)、X5 (XP_016798103)。具体来说,甘氨酸(下划线)在这些外显子的边界,WHVGMND,取而代之的是以下区域对应于117个基点内含子插入:GEPGDGDREMASGVGGLGLPLVPGCPAPPHVWPSVHCAAG(人类、黑猩猩和猩猩),GEPGDGDREMASGVGGLGVPLVPGCPAPPHVWPSVHCAAG(猩猩),和GEPGDGDRDKASGVGSLGLPLVPGCPAPPHVWPFVHCAAG(松鼠猴)。

显著地,这个基因内区保留存在于人类和猩猩但缺失,例如,大猩猩。

讨论tafazzin类型的exon-intron结构示意图如图4。

正如已经指出的那样,当前生物信息学的研究工作致力于tafazzin亚型。实验验证这种tafazzin亚型实际上是表示将在一个单独的进行工作。

散点图的最大寿命(MLS,年)和体重(米,公斤)生成所有经典和识别非常规tafazzins(图5)。美国职业足球大联盟从管理数据库数据检索(26]。图5(一个)表明,物种与T2,在较小程度上,T1趋向高相对于那些经典tafazzin身体重量。具体来说,T2是观察到的身体重量超过100公斤,除了大蝙蝠:埃及果蝠(Rousettus aegyptiacus125 g)和黑狐蝠(狐阿勒克图672 g)以及narrow-ridged江豚(Neophocaena asiaeorientalis,32.5公斤)。T1是观察到的身体重量超过5.5公斤除了裸鼢鼠(Heterocephalus格拉比35克),盲目鼢鼠(Nannospalax galili160 g),树鼩(Tupaia对200 g)。Е5(图5 (b))是观察到的身体重量超过5.5公斤除了苍白spear-nosed蝙蝠(Phyllostomus变色43 g),美国鼠兔(Ochotona首要的100 g),和更大的丛猴(北部Otolemur garnettii,1.3公斤)。同样,美国职业足球大联盟与长寿商(LQ)被认为是(数字5 (c)和5 (d))。T2的特征是长寿命(20年以上甚至在野外)和平均LQ,虽然E5特性长寿命和高(人科)或平均(其余数据5 (c)和5 (d)江西。T1有广泛的LQ值但趋于平均LQ和长寿命(超过11年)。

没有数据可用的线粒体代谢率考虑物种。这些包括线粒体代谢率上的数据(mtMR) [17),基底耗氧速率(兄弟₂)[27,28),(最完整)mass-specific基础代谢率(msBMR)从管理数据库26和其他地方29日]。有几种指标对某些物种,这让我们减少可用的数据到一个特征(图6)。图表明,非常规tafazzin亚型关注之间的最优平衡的生化活动增加线粒体相关环境或营养条件和长寿维护。这些非常规tafazzins形成两个集群体重有显著差异;第一个包括三种偶蹄动物(牛、野猪和白尾鹿;黄色正方形)、黑猩猩、猩猩和人类(相邻的绿色和蓝色的圆圈;根据E5和CT +);而第二个包括裸体和失明的眼睛能(黄色三角形),微蝠(小蝙蝠亚目;33.5和146克;亮绿色和鲜红钻石),美国鼠兔(绿色的三角形),新世界猴(松鼠猴,上面蓝色的圆曲线;根据CT +),北部大丛猴(绿色圆圈)。 In the second cluster, the body weight is nearly 100 times lower; however, the rate of oxygen consumption per body weight is 4-5 times higher. This is in a good agreement with the Kleiber equation (30.在图中表现为一条直线。可以建议ut,除了E5的出现是为了回应mass-specific耗氧量增加考虑水生哺乳动物中发现,大蝙蝠,和白犀牛。

(1)保护Tafazzin的心磷脂合成酶和可变性。心磷脂合成酶1的基因编码CRLS1 (ENSG00000088766)在人类是高度保守的。一个同种型存在于大多数物种。催化的反应而产生各种各样的心磷脂的转换是由经典的和非常规tafazzin亚型。人能提出这些亚型调节心磷脂酰基组成的环境条件的函数。

(2)T1和T2之间可能的关系。除了上面讨论的抹香鲸tafazzin XP_028342715 (X2)在不同程度上适用于T1和T2类型,还有另一个抹香鲸蛋白质XP_028342714 (X1)完全适用于T2和T1满意地应用。这是唯一已知的与一个完整的T2 tafazzin主题之前的16个氨基酸由几乎完全T1主题(缺乏终端GDSQSPD)。被分配到这对碘氧基苯甲醚两种类型,T1和T2。这三个亚型说明可能从“中间”T1类型过渡到“新”T2类型。具体地说,

这里,X3是一个典型的T1;X2是T1与插入T2(青绿色);和X1是T1插入将它转化为T2 (T2-specific主题是强调)。显然,外显子9的损失比这里的基因内区固定更常见。再加上大量的T1 tafazzins,这T2后T1的出现。

(3)UT和外显子之间的关系。在经典tafazzin翻译外显子10 0阶段(即开始。第一外显子核苷酸是第一个密码子核苷酸)。跳过的T1 tafazzin结果外显子9(见图4)所以,拼接区域不是3的倍数。第9外显子剪接后,翻译的外显子10开始在阶段1(第一个外显子的核苷酸是第二个密码子的核苷酸)和第一26 T1主题合成的氨基酸。剩下的8种氨基酸的主题从随后的外显子的翻译结果11(也在第一阶段自外显子的长度10是三的倍数)。

这种机制可以证明在鼠标tafazzin亚型的运用。的同种型ENSMUSP00000065270对应于经典tafazzin,而另一个(ENSMUSP00000134745)缺乏外显子9 (ENSMUSE00000209157)。在第一种情况下,外显子10翻译收益率氨基酸序列KITVLIGKPFSTLPVLERLRAENKSA;在第二种情况下,ENHRADWEALQYTPCA,对应于T1的主题。鼠标蛋白质终止由于终止密码子;在没有它的情况下,下列顺序对应于T1的主题。这可以说明了人类FL的同种型tafazzin ENSP00000469981。删除后的外显子9 (ENSE00003724812)从它的记录(ENST00000601016),相对应的氨基酸序列10外显子和外显子的开始11日KITVLIGKPFSALPVLERLRAENKSAVEMRKALT…,被替换为ENHCADREALQCPACTRAAPGGEQVGCGDAESPD…,这对应于T1的主题。人类没有报告第9外显子拼接;然而,这种蛋白质在老鼠实验证明(例如,Q810E8 UniProt)。 It is not unlikely that the stop codon of the primary transcript is edited and translated as an amino acid in certain species.

同样的,它可以表明,外显子之间的基因内区T2结果保留10和11(见图4)。这可以说明了两个tafazzin亚型的北极熊。第一个记录(ENSUMAT00000031820)经典tafazzin没有内含子;和翻译的外显子10和11生成经典糖:KITVLIGKPFSALPVLERLRAENKSAVEMRKALTDFIQEEFQRLKTQAEQLHNQLQRGR。在第二个记录(ENSUMAT00000031828),内含子外显子之间保留10和11产生糖基与一个典型的T2主题:KITVLIGKPFSALPVLERLRAENKSAVSCLSPLYHPPFPGLPCSCLSLSRHLQPPRAPGSSSPGPGSPRAAVQPQSFPSGGDAQSSD…。保留序列编码的基因内区以粗体下划线,T2主题。注意,类似于T1,第11外显子是翻译的第一阶段,而不是自然阶段0,这解释了过去7个氨基酸的巧合这两个主题(见图2)。

(4)生产c终端的特点。UT的实现机制,即。,the functional role of the revealed conserved C-terminal regions of tafazzin, is of great interest. In this context, it should be noted that the C-terminal secondary structure differs in UTs and classic tafazzins (CTs) (Figure7)。例如,家鼠CT (ENSMUSP00000065270.6)只有一个长螺旋在糖基,而在缩短ut,它被分解为两个(海象、海狸和兔子)或更多(裸鼢鼠)部分。可以建议这些c端螺旋UTs不与膜因为他们富含极性氨基酸。具体来说,糖基后这些tafazzins RAENKSA主题包含2 - 5倍的极性氨基酸,c端疏水性降低。

(5)UT分类的特异性分布。UTs展示高度不均匀的分布在Euarchontoglires总目。这是系统显示在图3并简要的例证。UTs不是单孔目动物中发现的有袋动物和罕见的afrotherians (1 );这对于Е5同样适用。类似的UT分布在Euarchontoglires ( ),具体来说,在Glires、旧世界猴和树鼩;Е5更常见( )在同一个订单和家庭+原始人和lemuriform灵长类动物(Strepsirrhini)。UTs在总目更高的比例,具体地说,在海豹、熊、齿鲸,反刍动物,猪,骆驼科,perissodactyls,和果蝠,E5的比例要低得多( )。UT和E5都没有被发现在食虫动物,穿山甲,食蚁兽和树懒。通常,一种(T1和T2)代表一个家庭除无耳的海豹和熊(食肉类)和齿鲸。T2在极地发现,美国黑人和棕色的熊,而他们的远程相对,大熊猫,Т1。Т2果蝠,但也发现了失踪认为是microbat物种的鼠耳蝠属属。

(6)生产和美国职业足球大联盟。ut,有些与MLS的存在如下所示的例子。长寿的啮齿动物之一,非常规T1是裸体和盲目的眼睛能发现但缺少达马拉兰鼢鼠。没有发现其他啮齿动物ut,除了北极地松鼠。只在灵长类动物中,T1被发现在某些较低的旧世界猴MLS以及灵长类动物的近亲,树鼩(Euarchonta)。afrotherians, T1被发现只有在非洲丛林大象。现,T1物种中发现了高(瘤牛、牛和双峰驼)和较小的MLS(白尾鹿和野猪)。许多水生哺乳动物高MLS T1或T2——或者两者都有。总的来说,许多长寿物种属于非常规或订单E5 tafazzins被确定(perissodactyls灵长类动物,食肉动物,和cetartiodactyls)。

(7)生产和体重。UTs演示一个有趣的分布在分类群的体重。无论分类群,被认为是哺乳动物体重超过1000公斤T1(抹香鲸和大象)或T2(海象,虎鲸、白鲸和抹香鲸)(图3)有一个例外:没有发现UT常见的小须鲸;然而,须鲸集团仍未开发,它唯一的经典tafazzin在NCBI标记为低质量的蛋白质。

范围从500到1000公斤,T2尚未发现认为物种之一。在反刍动物,T1被发现只有在牛和瘤牛(牲畜),这可以归因于增加生物多样性自然选择是取代人工,后的利率要高得多(31日]。只有经典tafazzin发现野生牦牛,野牛,野生水牛。

近一半( )物种的T2落入范围从100到500公斤;这些包括鲸目动物和食肉动物。在tylopods, T1被发现在国内双峰驼但缺少野生双峰驼,被认为是不同的物种32]。这个同意上述模式家养和野生反刍动物。perissodactyls, UTs缺席的常见的驴,驯养的马,和普尔热瓦尔斯基氏野马。他们的tafazzins RAENKSA序列结束时外显子10;然而,下面的序列并不允许他们被分配到T2。

在猴子重量不超过100公斤,T1是发现在大约一半的旧世界猴( )与终端序列GDAQSPD(除了同种型X5的乌黑的白眉猴Cercocebus atys);显然,这与典型的猴子tafazzin与外显子5插入。所有原始人类只有经典tafazzin(外显子5插入)。

UTs在海洋食肉动物的体重从165年到1012公斤,即。,在2 - 3重变化从500公斤;后者的值对应于最优平衡热量交换和食物资源33]。没有发现UTs在mustelids和须鲸,体重从500公斤不同的数量级,可以反映不同的能源支出相关的食品资源或不同的进化途径。海牛(Afrotheria)重322公斤是例外。

生产(8)和物种的进化。生产之间的关系和物种的进化需要进一步分析。然而,下面的观测值得提及。没有发现UTs蝙蝠除了T2缺乏回声定位的两个物种。微蝠跟随他们自己的进化途径导致减少体型,特殊技能(回声定位等等),和改善飞行性能(34]。同时,他们有更高的代谢活动由于氧化磷酸化途径的基因和DNA修复效率(35]。在旧世界灵长类动物,UTs在原始人缺席,T1中发现猴子,和两个类群E5。但,在新世界猴E5失踪。UTs在lemuriformes缺席。除了T1,发生在许多哺乳动物,有超过一半的海洋哺乳动物T2。UTs没有被发现在单孔目动物和有袋动物胎盘哺乳动物以及早期分化(霍夫曼的五趾树懒和犰狳);T1 UT被发现只有在非洲丛林大象afrotherians之一。因此,可以得出结论,UTs在进化后期出现:它们没有在单孔目动物(218米娅),有袋动物(169米娅),食蚁兽和树懒(99米娅),afrotherians(94米娅)不包括非洲丛林大象,后来在食虫类(81米娅)和穿山甲(74米娅)(36]。

4所示。结论

但具体分布广泛的tafazzin(心磷脂改造)改变了糖或内含子插入订单和其他类群在Euarchontoglires总目。具体来说,我们发现守恒的地区接近糖基在许多非传统的亚型,罕见的基因内区保留外显子8和9之间,和新物种获得tafazzin基因的外显子5(除了人科)。c端地区转移相对于完整的结果小胡子成绩单后跳过外显子9或保留外显子之间的基因内区10和11所示。改变的比率tafazzin亚型可引起严重的疾病,如巴斯综合症。这些变化表明特定的分布在哺乳动物的订单。物种的依赖性最大寿命,体重,改变已经证明线粒体代谢率。可以说,非常规tafazzin亚型之间提供最优平衡的生化活动增加线粒体(造成特定的环境或营养条件)和维护、寿命和功能作用的亚型与主要和次要的修改他们的c终端结构。

数据可用性

所有数据用于支持本研究的发现和补充文件都包含在这篇文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

报告的研究由俄罗斯基础研究基金会(项目没有。18-29-13037)。

补充材料

表S1:表“物种”涵盖识别非常规亚型的分布tafazzin 125种哺乳动物中,人类的直接同源tafazzin (GeneID 6901)根据Entrez基因数据库(37]。第一列显示分类单元的ID在NCBI数据库分类38]。第二列显示了一个简短的物种在哺乳动物的顺序分类;第三列,物种科学名称;列T1, T2, E5数字相应的tafazzin亚型识别。床单T1, T2, E5列表对应的亚型。在这些表中,第一列表示蛋白质RefSeq ID;第2列和第3列复制的“物种”表;列4指定同种型数量;列5中星号表明蛋白质用于标识一代(图2)。最后一列了蛋白质区域。表E5中的核心部分包含原始人类蛋白质E5在哪里发现其他地方。(补充材料)