节旋藻二类内含子(GII intron)基因特性分析
作为能够在基因组中移动并且整合到新位点的DNA片段的转座子是生物基因组中的重要组成部分，分为DNA转座子和反转录转座子两类，二类内含子(GIIintron)是一种功能结构十分特殊的反转座子。GII intron最初是在高等生物的线粒体、叶绿体基因组中发现的，随着原核生物分子生物学的发展，在大肠杆菌、乳酸菌中也发现了GII intron的存在，由于GII intron同时具有与内含子剪接机制相同的RNA剪接活性和反转座的特性，被认为是内含子的祖先，受到科研工作者的重视。节旋藻(Arthrospira)具有重要的营养价值、经济价值和较为特殊的生物学性质而受到研究者的广泛关注，但节旋藻GII intron基因方面的研究尚属空白，对节旋藻GII intron基因的探索可以为节旋藻基因组特性研究奠定基础。
本研究通过构建PCR反应池的方法对节旋藻基因组DNA的fosmid文库进行筛选得到含有GII intonl基因的阳性克隆3个。测序得到2287bp的DNA片段，经过BLASTX和ORF Finder分析，以及同源基因的比对分析发现，该基因具有完整GII intron基因具有的结构：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ共六个部分。其中第Ⅳ部分编码的蛋白包含反转录酶结构域、RNA成熟酶结构域和HNH-DNA核酸内切酶结构域三个功能结构域，其它五个部分可以折叠成具有保守的RNA二级结构，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位于蛋白编码区的上游，长583bp，Ⅴ、Ⅵ位于蛋白编码区的下游，长91bp。ORF区域和内含子编码区域的GC含量基本持平，分别为43.03％和43.01％。节旋藻FACHB438 GII intronl基因的蛋白质编码区与蓝藻其它物种的该基因核苷酸序列比对发现，其在648bp的位置存在两个碱基的缺失。对于氨基酸序列的比对分析发现其具有反转录酶、RNA成熟酶和HNH-DNA核酸内切酶各个结构域的结构位点。反转录酶结构域可以分为0、1、2、3、4、5、6、7共八个亚结构区域，其中0亚结构区域是无长末端重复序列(non-LTR)类型反转座子编码的反转录酶不同于其它类型的反转录酶的特殊序列，5亚结构区域中的YADD基序是反转录酶的标志性基序。RNA成熟酶结构域具有对RNA进行加工的功能，序列的保守性不高。HNH-DNA核酸内切酶结构域在GII intron转座过程中协助内含子插入目的DNA中，保守的氨基酸序列为H568、N582、H591。二级结构分析发现该基因编码的蛋白存在23个α螺旋、13个β折叠。
由于GII intron基因在原核生物尤其是蓝藻中通常以高拷贝的形式存在，因此本研究利用实时定量PCR技术测定了GII intron基因在节旋藻基因组内的拷贝数。以kaiB、kaiC两个已知在节旋藻基因组中为单拷贝的基因为内参基因计算出GII intron基因的拷贝数为28-29。
本研究还在节旋藻FACHB438的GII intronl基因ORF区域的两端保守位点设计引物，对节旋藻FACHB438、341、350、790、793进行PCR并测序，结果显示五株节旋藻的GII intron基因ORF区域的保守性很强，相似性均在90％以上，而且在同源区域均存在两个碱基的缺失，除此之外，相比较于节旋藻FACHB438
GII intron1基因，节旋藻FACHB438GII intron2基因、节旋藻FACHB793、341、790intron1基因在222bp的位置还有约54-60bp的缺失。这说明节旋藻GII intron基因由于其具有特殊的转座机制，在进化的过程该基因的转座造成了其序列上的不完整。
节旋藻;反转座子;GII inton基因;碱基缺失;实时定量;基因特性
中国海洋大学
硕士
遗传学
茅云翔
2009
中文
Q933
85
2009-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）