中华按蚊气味结合蛋白(OBP)家族的全基因组鉴定和特征分析

摘要

蚊虫传播多种疾病，其行为在很大程度上依赖于嗅觉系统，例如觅食、寻找配偶、选择产卵场所等。蚊虫的嗅觉器官主要为触角和下颚须，其上分布着不同形态的嗅觉感受器。在嗅觉感受器内部有很多种响应周围气味的分子，包括化学感受蛋白（Chemosensory proteins，CSPs）、嗅觉受体（Olfactory receptors，ORs）和气味结合蛋白（Odorant binding proteins，OBPs）等，其中OBPs为嗅觉系统中的关键因子之一。
　　在冈比亚按蚊、埃及伊蚊、致倦库蚊和达氏按蚊等蚊虫的基因组测序完成之后，采用生物信息学的方法已经从全基因组的水平上鉴定出了大量的OBP基因。目前为止，对于中华按蚊全基因组OBP分析还未报道。本研究以中华按蚊为研究对象，从基因组和转录组水平对气味结合蛋白进行了分析和研究。
　　主要结果如下:
　　1.在中华按蚊基因组数据库中，有64个气味结合蛋白(OBP)被鉴定。根据中华按蚊OBP与冈比亚按蚊OBP的相似性，我们对中华按蚊的OBP进行了命名，名称为AsOBP1-72。另外，在中华按蚊基因组中发现6个OBP基因具有2-6次重复。在中华按蚊基因组中，我们找到一个新的气味结合蛋白命名为 OBP73。这些被鉴定的中华按蚊气味结合蛋白OBP的分子量大约在12.27-52.2KDa之间，等电点的范围4.37-8.18，信号肽位置一般在1-32个氨基酸长度之间。中华按蚊 OBP超家族基因被分为3个亚家族：Classic亚家族（37）、Atypical亚家族（15）、Plus-c亚家族（12）。
　　2.中华按蚊64个气味结合蛋白基因平均每个基因有1-5个外显子，总共有85个内含子。中华按蚊气味结合蛋白基因的内含子长度36 bp到1，967 bp之间，平均值为149.6 bp，中间值为79 bp。中华按蚊气味结合蛋白基因的内含子相位主要有以下三种类型：phase0，phase1和phase2。85个内含子中大部分的内含子都是0型的。
　　3.64个中华按蚊气味结合蛋白全部集中分布在中华按蚊的15条Scaffolds上。其中有43个气味结合蛋白基因是成簇分布在7个Scaffolds上。这些成簇的基因总共被分为了10个集合（cluster），每个集合分布了2到8个基因。中华按蚊气味结合蛋白的第9个集合包括了以下8个气味结合蛋白基因（OBP23,OBP24,OBP25,OBP26,OBP27,OBP28,OBP63和OBP64）分布在 Scaffold5上，每个基因之间的平均间距为3.6KB。在冈比亚按蚊，致倦库蚊和埃及伊蚊中也同样检测到这样的8个基因。暗示了这些基因的起源可能是单个基因通过一系列历史性复制事件产生的。而这个复制事件可能是在按蚊，库蚊和伊蚊发生分化之前。
　　4.从系统发生树的结果中，我们可以看到中华按蚊气味结合蛋白分别被分为三个亚家族 Classic，Atypical和Plus-C和冈比亚按蚊相对应。根据进化分析，冈比亚按蚊气味结合蛋白（OBP70和 OBP71）被分类到Classic亚家族。随后，在2013年这两个气味结合蛋白被分类到Plus-C亚家族，而这个结果并不是构建系统发生树而确立的，在这篇文章中 Obp59a这个（group）只包括了一个冈比亚按蚊气味结合蛋白 OBP29。而我们的研究结果与前者相同，这两个气味结合蛋白（OBP70和OBP71）被分类到Obp59a这个group，得到系统发生树的支持，自展值为77％。这两个气味结合蛋白都有6个保守的半胱氨酸残基，符合Classic亚家族的模体。因此，我们确定这两个气味结合蛋白属于 Classic亚家族的 Obp59a group。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3研究主要内容

1.4主要研究路线

1.5 本研究的创新性

2 材料与方法

2.1 数据来源

2.2 中华按蚊气味结合蛋白序列的检索与鉴定

2.3中华按蚊OBPs的EST序列分析

2.4 中华按蚊OBPs的分类和命名

2.5中华按蚊OBPs的序列特征分析

2.6中华按蚊的多序列比对分析和CDD结构预测

2.7中华按蚊OBPs的基因结构以及Scaffold分布

2.8中华按蚊和冈比亚按蚊OBPs系统发生分析

3 结果分析

3.1 中华按蚊气味结合蛋白的鉴定和分类

3.2 中华按蚊气味结合蛋白结构特征

3.3 中华按蚊气味结合蛋白基因Scaffolds分布

3.4中华按蚊气味结合蛋白和冈比亚按蚊系统发生分析

4 讨论

5 结论

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表论文及科研情况

致谢

声明