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哺乳动物锌指蛋白中KRAB功能域及其亚家族的研究

作　者: 袁力赟
导　师: 李亦学
学　校: 上海交通大学
专　业: 生物医学工程
关键词: KRAB功能域锌指基因亚家族进化
分类号: Q51
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 3次
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内容摘要

KRAB锌指基因是哺乳动物锌指转录因子中最大的一个家族,他们于1991年首先被发现,大部分成员在基因组上成簇分布。KRAB功能域自身具有五种不同的亚家族,在功能行使上可能承担着不同的角色。前期研究已经证明,KRAB锌指蛋白在诸如胚胎发育、细胞分化和细胞转化等过程中发挥重要作用。我们通过对人类、黑猩猩、小鼠、大鼠和狗五种哺乳动物全蛋白质组序列分析发现:C2H2锌指结构在单个KRAB蛋白质中出现的数目多于一般锌指蛋白质;KRAB功能域在各物种中分布显著不同且与分化时间不成正比,这表明KRAB相关功能域多样性在灵长类进化过程中潜在的适应性进化。同时,根据对人类及小鼠的KRAB锌指蛋白的锌指区域序列的系统发育树的分析,提出可能的KRAB亚家族进化路线:即KRAB-A为起始家族,B由A直接演变形成,而C,BL和b三种亚型可能经过B型或直接从A型演变形成;此外,我们还发现锌指结构在单个蛋白质中出现个数伴随KRAB功能域自身的进化路线逐渐递增,这反映了KRAB功能域在形成新转录调控因子方面的积极作用。然而对于正常人的mRNA组织表达谱的分析也验证了序列相似定位相近的KRAB锌指蛋白在功能上的多样性,揭示了高等动物调控因子的复杂和精密。本研究包含了对五种哺乳动物中KRAB锌指蛋白及各功能域的分布统计、不同KRAB亚家族间的进化和KRAB锌指蛋白的差异表达,是对哺乳动物中KRAB锌指蛋白这种重要的转录调控蛋白家族的全面而细致的分析报告。不仅提出了作者本身对实验结果的猜想和假设,也是为此领域的进一步研究提供数据基础。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 锌指结构与功能  9-10
    1.1.1 DNA 结合区域  9
    1.1.2 锌指结构与功能  9-10
  1.2 KRAB 和SCAN 功能域  10-13
    1.2.1 KRAB-A  11
    1.2.2 KRAB B/BL/b  11-12
    1.2.3 KRAB-C  12
    1.2.4 SCAN 功能域  12
    1.2.5 SSX 蛋白  12-13
  1.3 KRAB 锌指蛋白亚家族及其分布特点  13-15
    1.3.1 常见的KRAB 锌指蛋白亚家族  13
    1.3.2 KRAB 锌指基因的染色体分布特点  13-14
    1.3.3 锌指区域的进化演变  14-15
  1.4 KRAB 锌指蛋白家族的主要作用  15-18
    1.4.1 KRAB 锌指蛋白转录调控模型  15-16
    1.4.2 KRAB 锌指蛋白的重要功能及机理  16-18
  1.5 研究目的、意义与创新点  18-19
    1.5.1 研究目的  18
    1.5.2 研究意义与创新点  18-19
2 实验所用原始数据、分析方法及初步结果  19-32
  2.1 数据  19-20
    2.1.1 基因数据库  19
    2.1.2 数据源  19-20
  2.2 功能域预测  20-24
    2.2.1 HMMER 程序包与功能域搜索  20-21
    2.2.2 具体步骤、参数设置与实验结果  21-24
  2.3 系统发育谱分析  24-27
    2.3.1 CLUSTAL W 与多重联配  24
    2.3.2 MEGA 与系统发育树的构建  24-27
    2.3.3 具体步骤、参数设置与实验结果  27
  2.4 mRNA 组织表达谱分析  27-32
    2.4.1 统计软件R 与数据标准化  27-29
    2.4.2 Cluster 3.0 与聚类  29
    2.4.3 具体步骤、参数设置和实验结果  29-32
3 实验结果分析与讨论  32-41
  3.1 KRAB 锌指基因的全基因组分布  32-34
  3.2 锌指蛋白质中KRAB 功能域分布及多样性进化速率研究  34-37
  3.3 KRAB 亚家族的功能及进化分析  37-41
4 结语  41-42
5 参考文献  42-50
6 附录  50-80
  6.1 ENSEMBL 人全蛋白质组序列中找到的KRAB 锌指蛋白结果  50-56
  6.2 ENSEMBL 黑猩猩全蛋白质组序列中找到的KRAB 锌指蛋白结果  56-62
  6.3 ENSEMBL 小鼠全蛋白质组序列中找到的KRAB 锌指蛋白结果  62-67
  6.4 ENSEMBL 大鼠全蛋白质组序列中找到的KRAB 锌指蛋白结果  67-70
  6.5 ENSEMBL 狗全蛋白质组序列中找到的KRAB 锌指蛋白结果  70-73
  6.6 人KRAB 锌指蛋白中锌指区域序列的系统发育树  73-80
7 致谢  80-81
8 学术论文与科研成果目录  81-83

哺乳动物锌指蛋白中KRAB功能域及其亚家族的研究

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