脊椎动物UGT基因簇的进化研究

摘要

尿苷二磷酸葡醛酸转移酶(UGT)药物代谢和化学解毒蛋白家族是一种Ⅱ型药物代谢酶(phaseⅡ drug-metabolizing enzymes),能催化多种疏水小分子的葡醛酸结合反应,使它们转化为亲水性分子。本文中,我们鉴定和克隆了斑马鱼的完整的Ugt基因蓝图。
　　 我们发现斑马鱼基因组共有45个Ugt基因,它们可分为三个家族:Ugt1、Ugt2和Ugt5。Ugt1和Ugt2都有两个不相连的簇:a和6。与原钙粘蛋白(Pcdh)、免疫球蛋白(1g)以及T细胞受体(Tcr)基因簇相似,Ugt1a、Ugt1b、Ugt2a和Ugt2b各基因簇均含可变区和恒定区。克隆全长编码序列证明,在各斑马鱼Ugt基因簇中,可变区的各可变外显子可独立剪接到相应一套恒定外显子上。
　　 比较分析显示斑马鱼的Ugt1和Ugt2基因的a和6基因簇在其它硬骨鱼中均能找到直系同源物,表明它们可能来源于鱼类特异性的全基因组复制事件。Ugt5基因是我们新发现的一类Ugt基因家族,它们在于硬骨鱼和两栖类动物中存在。它们的整个开放阅读框由一单个大的外显子编码。
　　 斑马鱼Ugt1、Ugt2和Ugt5基因还通过可变剪接产生更多的转录多样性。基于进化分析,我们推测四足动物和硬骨鱼各Ugt1基因簇祖先都含有多个Ugt1旁系同源物。物种分化之后,这些Ugt1祖先基因簇经历了种系特异性的基因丢失和复制过程。脊椎动物Ugt2祖先基因簇也经历了种系特异性的复制过程。不含内含子的Ugt5开放阅读框可能来自逆转录转座和随后的基因复制事件。它们在硬骨鱼中剧烈扩增,在这些物种中已成为最为丰富的Ugt家族。这些发现对于脊椎动物中具有多样性可变外显子结构的基因的分子进化研究具有重要意义。