mhc d 基因的分子进化研究.pdfVIP

遗 传 学 报，24(5):394-402,1997 ActaGeneticaSinica MHcD 基因的分子进化研究 u．基于核昔酸替换和SCU偏移的系统发育的分析 潘星华 傅继梁 第（二军医大学生物学教研室医学分子遗传学开放实验室 上海 200433) 摘要 根据23个等位基因不同外显子 E（N.）的核昔酸(NT）替换及同义密码子使用谱 S（CU) 偏移研究了哺乳类7种动物MHCDQA座位的系谱发育关系。发现：(1）在大时间尺度内， MHCDQA基因进化速率(1（.0x10-9，其中EN2为1.3x10-9NT／位点 ／年）与一般核基因 相似；鼠类DQA基因的NT替换速率大致是其他哺乳类的2倍；(2)证实DQA等位基因多态 性是在哺乳动物分化以后才逐渐形成的；推测牛类也存在与绵羊DQA2即OLA-DQA(c17-2) 对等的具有最近共同祖先的DQA2基因座位有待发现；HLA-DQA2系谱与HL4-DQA1祖先 的分化年代在20-12Mya百万年前），HL4-DQA1各等位基因分化时间在24Mya至1Mya以 内，因此产生HLA-DQA2座位的基因重组发生在HL4-DQAI产生少数几个等位基因之后； (3）基于SCU分化度的进化树从一个新的角度体现了DQA基因的系统发育关系，并显示 HLA-DQA2具有特殊的SCU，提示在DQA基因的进化中产生了SCU的分化，SCU系统树在 进化上有重要价值和特殊意义。改进了基因的SCU分化度和SCU相似系数的估算方法。 关键词 MHCDQA基因，核普酸替换，同义密码子使用谱，系统发育分析 MHC是一类具有异常高度多态性的多基因家族。MHC基因的分子进化研究对探讨 MHC功能机制及人类迁移、演化规律都有重要意义。近年来MHC分子进化方面取得重 要进展，但是一些观点仍是互相矛盾或带有推测性的，有些方面还没有涉及到it]［:MHC 11系统A类基因中具有最高多态性的DQA基因的系统发育研究即是其一[1,510 最近调查表明[9.［13,141，基因的同义密码子使用谱S（CU,SynonymousCodonUsage) 不仅在种内不同基因间有所不同，而且在具直向进化关系o（rthologous）的同类基因也有 种或分类阶元t（axonomy）的特异性，并发现，基因亲缘关系越近，其SCU越较相似。虽 然决定SCU的机制并不完全相同，但可以肯定，任何特定基因的SCU都是进化的产物， SCU偏移b（ias）反映着进化轨迹的某些特征。分析表明，过去计算SCU进化的方法存在 某些缺陷，而且MHC的SCU进化尚未见涉及。为此，我们改进了SCU相似系数和分化 度的估计方法，并根据核昔酸替换和SCU偏移，对DQA基因系统发育规律进行了研究。 1 材料和方法 1.1 序列资料及核昔酸替换的计算方法见另文[2]［ 国家自然科学基金 编（号部分资助 本文于1995-09-19收到，1996-08-18修回 潘星华等：MHCDQA基因的分子进化研究 5期 II．基于核昔酸替换和SCU偏移的系统发育的分析 395 1.2 SCU相似系数和SCU分化度的计算方法 SCU偏移和以SCU表示的遗传距离— SCU分化度 d（iversity）是基因SCU的演化分 析的基础。近年，Long9(1和Mathu}I]的定量方法应用较多。但是我们用计算机模拟、并检 查其算法发现，他们在计算SCU相似系数时，只考虑到密码子的同义替换，而忽略了 异义替换时同义密码子的选择情况。因此对MHC这种存在较高异义替换率的基因，这 些方法不能很好地反应基因的进化历史。为此，我们对方法进行了改进。 1.2.1按Sharp公式[I5［〕计算基因各密码子的RSCU相（对同义密码子使用谱）值。 泞I二 U 尺 CU.＝ t}