厚壳贻贝(Mytilus coruscus)Hox基因家族的鉴定、进化与表达分析

摘要

为探究厚壳贻贝Hox基因家族的定位、进化以及在不同成体组织中的表达模式,基于厚壳贻贝全基因组数据,结合生物信息学方法,鉴定分析厚壳贻贝Hox基因家族成员的理化性质、染色体分布、系统进化关系、基因结构以及表达分析。结果显示,从厚壳贻贝全基因组数据中鉴定出11条Hox基因序列,并分别命名为Hox1-5、Antp、Lox2、Lox4、Lox5、Post1、Post2。对11条Hox序列的基本特征分析发现最长的是编码703个氨基酸的Hox2,最短的是编码190个氨基酸Post2,等电点5.11~10.22,且不均等分布于同一条染色体上。亚细胞定位预测结果显示,除Post1基因在细胞质和细胞核中均有发现,其余10个基因亚细胞均定位在细胞核内。系统进化分析发现,使用厚壳贻贝中鉴定出的101条氨基酸序列进行建树,聚类的结果倾向于四类,而从已鉴定的厚壳贻贝11个基因结合软体动物Hox建树结果分析,Post1和Post2聚为一支,Hox4、Antp、Lox5、Lox2和Lox4聚为一个大类,Hox1、Hox2和Hox3各自聚为一类Hox,此外,Hox5单独聚为一类。厚壳贻贝不同组织的qRT-PCR结果显示,在鳃组织中Lox2、Lox4、Lox5的表达量远超其他基因的表达,且这三个基因表达水平相差无几,这可能与鳃组织的较快的新陈代谢速率有关。Hox4在性腺中的高表达,推测可能与厚壳贻贝性腺发育有关。上述结果说明,Lox2、Lox4和Lox5可能与鳃上纤毛相关细胞的生长,分化以及其他调控有关,Hox2、Hox3和Hox5以Hox4“为首”在外套膜中展现出高水平表达,表明这四个Hox基因可能在贝壳形成方面具有重要作用。此结果为软体动物Hox基因家族功能提供新的研究视野,同时对厚壳贻贝Hox基因的分类以及在成体中的调控和表达模式提出了新的证据。