白细胞介素-12(il12)基因信息的演变与物种进化的关系

摘要

白细胞介素-12（IL-12）是IL-12家族中非常重要的一员，是一种多功能性细胞因子，在脊椎动物机体的先天性和获得性免疫方面都发挥着重要作用。IL-12是由p35和p40亚基组成的异源二聚体，在微生物感染、自身免疫疾病和癌症中发挥作用。获得性免疫最早出现在低等的鱼类，特别地，鱼类经过了特异性全基因组复制后，il12p35和il12p40出现了多个旁系基因，但il12（il12p35和il12p40）基因在物种中的进化地位也尚不明确，这为进一步研究IL-12的进化与功能机制带来了很大的阻碍。因此探究il12基因在脊椎动物中，特别是鱼类中的基因信息演变对IL-12的研究至关重要。 本研究通过选取脊椎动物进化节点的近20种物种，利用这些物种已公布的全基因组数据库，通过生物信息学的原理和方法对il12进行基因定位、基因结构分析、以及构建IL-12p35和IL-12p40蛋白分子的系统进化树，寻找il12基因在进化过程中存在的普适性与特殊性；明确了不同脊椎动物il12基因在物种进化中的地位；追踪il12p35和il12p40基因的起源；以物种1R、2R、3R和4R全基因组复制为时间轴，首次提出了il12p35和il12p40基因的进化模型；同时，以鲤科草鱼p35a/b和p40a/b/c不同亚基形成的六种IL-12异源异构体为研究对象，构建了六种异构体的空间三维模型，分析预测了不同亚基形成的异源二聚体的结合能力，为进一步研究鱼类其他二聚体功能提供了一个理论方法。 该研究不仅探究了il12p35和il12p40的基因信息随物种进化的演变，还完善了很多物种基因组中关于il12的基因信息，为进一步阐明IL-12在免疫学中的功能地位打下了基础，同时也为研究相关基因的演变与功能进化关系提供了依据和可行的方法。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 白细胞介素-12（il12）相关研究

1.1.1 IL-12家族概述

1.1.2 IL-12的结构和功能

1.1.3 鱼类IL-12的研究进展

1.2重复基因与生物进化的关系

1.3 全基因组复制（WGD）的研究现状

1.3.1 动植物全基因组复制的研究现状

1.3.2 鱼类特异性全基因组复制的功能意义

1.4 本论文的研究内容及意义

第二章 生物信息学分析方法

2.1 系统进化树分析

2.1.1 核酸及蛋白序列的获取

2.1.2 氨基酸序列的多序列比对

2.1.3 系统进化树构建方法

2.2 对目的基因进行共线性分析

2.3 基因结构分析

2.4 氨基酸序列及蛋白二级结构分析

2.5 蛋白质3D模型构建

第三章 il12p35基因信息的进化研究

3.1 实验方法和技术

3.1.1进化节点物种的确定及其il12p35基因信息的获取

3.1.2进化节点物种IL-12p35的系统进化树

3.1.3 il12p35基因共线性分析

3.1.4草鱼IL-12p35蛋白三维结构建模

3.2 实验结果及其分析

3.2.1脊椎动物进化节点物种il12p35基因信息结果分析

3.2.2构建IL-12p35系统进化树

3.2.3 共线性分析il12p35基因的保守性

3.2.4 草鱼IL-12p35蛋白三维结构建模

3.3讨论

第四章 il12p40基因信息的进化研究

4.1实验方法和技术

4.1.1进化节点物种 il12p40基因信息的获取

4.1.2进化节点物种IL-12p40系统进化树

4.1.3 il12p40基因共线性分析

4.1.4草鱼IL-12p40蛋白三维结构建模

4.2 实验结果及其分析

4.2.1脊椎动物进化节点物种il12p40基因信息结果分析

4.2.2 构建IL-12p40系统进化树

4.2.3 共线性分析il12p40基因的保守性

4.2.4 草鱼IL-12p40蛋白三维结构建模

4.3讨论

第五章IL-12两亚基的基因进化模型及异构体结构分析

5.1 实验方法和技术

5.1.1 异源异构体蛋白三维结构建模

5.1.2蛋白结合能力预测分析

5.2 实验结果

5.2.1 脊椎动物中il12p35和il12p40基因的进化模型

5.2.2 草鱼IL-12六种异源异构体三维结构建模

5.2.3 草鱼中 IL-12p35a/b与IL-12p40a/b/c结合能力分析

5.3 讨论

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果