哺乳动物16号苦味受体趋同进化的研究

摘要

自然界存在成千上万的苦味物质，大多数被认为是有毒有害的。苦味味觉在动物的生存防御过程中扮演着重要的角色。不同物种或相同物种不同个体之间对苦味物质的敏感性各不相同，反映了动物进化过程中饮食发生了变化。在长期的进化过程中，生活在相同或相似环境中的不同物种，生活习性包括食性极有可能相近，即觅食时接触的苦味物质可能相同，逐渐会表现出对苦味物质极其敏感的趋同现象，是适应性进化的表现。
　　苦味受体（TAS2Rs）是典型的G蛋白偶联受体，家族成员较多。不同的哺乳动物苦味受体数目各不相同。不同的苦味受体识别不同或相同的苦味物质，而不同物种中相同的受体通过氨基酸替换表现出不同的敏感性。可见苦味味觉的复杂性。TAS2R16是第一个鉴定出苦味物质为β-吡喃葡萄糖苷的受体，自然界10％的植物含有该苦味物质。我们提出假设，在进化过程中，不同哺乳动物TAS2R16受体可能会发生趋同进化的现象。为了验证该假设，本文通过进化分析和功能实验相结合的方法对此进行深入研究。结果如下:
　　1)序列比对发现，不同哺乳动物中只有白面僧面猴和人TAS2R16序列在172氨基酸位点均为天冬酰胺(N)，其余物种均为赖氨酸(K);通过构建共同祖先序列并计算显示该位点不是随机变化的，而是平行进化的结果;自然选择检测发现白面僧面猴和人TAS2R16基因在172位点受到正选择，说明该位点在进化中对适应环境很重要。此外，实验结果表明从人猿超科、旧大陆猴、新大陆猴、到原始猴共同祖先氨基酸替换率不断增大;类人猿下目(Simiiformes)共同祖先枝检测到正选择信号并且极显著;并且检测出15个正选择位点，为进一步功能实验提出理论指导。
　　2)点突变介导的功能试验表明，白面僧面猴TAS2R16受体的172位点突变为赖氨酸(K)后，反应的EC50值增加，同源模建受体与配体结合(docking)时发现结合自由能值增加，172位点位于受体第五跨膜区胞外与胞内的交界处，对TAS2R16受体功能有着重要的作用。综上，白面僧面猴与人TAS2R16受体探测苦味能力发生了趋同进化。本研究首次在哺乳动物中发现苦味受体功能趋同。这将为以后苦昧受体功能趋同进化的研究提供新视野。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 苦味的生物学意义

1．1．2 苦味受体基因的发现及分布

1．1．3 苦味受体基因的表达

1．1．4 苦味受体基因的信号转导通路

1．1．5 苦味受体和配体的相互作用

1．1．6 苦味受体基因的动态进化

1．1．7 苦味受体的多态性

1．2 灵长类苦味受体基因的研究

1．3 总结与展望

第二章 哺乳动物16号苦味受体的趋同进化

2．1 前言

2．2 方法

2．2．1 哺乳动物TAS2R16序列的获取和确认

2．2．2 平行进化位点的检测

2．2．3 DAMBE软件的使用

2．2．4 共同祖先的构建

2．2．5 灵长类TAS2R16自然选择的检测

2．3 结果与讨论

2．3．1 序列比对分析

2．3．2 在氨基酸水平检测平行进化

2．3．3 灵长类TAS2R16进化分析

2．4 结论

第三章 僧面猴与人TAS2R16趋同进化的功能研究

3．1 引言

3．2 材料

3．2．1 药品的来源

3．2．2 药品的配制

3．3 方法

3．3．1 获取并确认白面僧面猴TAS2R16序列

3．3．2 点突变实验

3．3．3 细胞培养

3．3．4 细胞转染

3．3．5 细胞免疫荧光

3．3．6 功能实验

3．3．7 苦味受体模建及与配体结合(docking)

3．4 结果

3．4．1 苦味受体的表达

3．4．2 白面僧面猴TAS2R16受体N172K的EC50值的变化

3．4．3 同源模建三维结构的分析

3．5 讨论

3．5．1 僧面猴与人TAS2R16受体功能趋同进化

3．5．2 僧面猴与其他新大陆猴饮食的差异

3．6 结论

参考文献

附录

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果