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細胞色素的亞功能及蛋白質(zhì)水平的進化
點擊次數(shù)：756 發(fā)布時間：2011-5-25
農(nóng)業(yè)蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室邱星輝研究組，通過對棉鈴蟲細胞色素P450新基因的克隆鑒定，揭示了棉鈴蟲細胞色素P450的分子多樣性。通過對兩個近緣關(guān)系很近的同源基因CYP9A12與CYP9A17的比較研究發(fā)現(xiàn)，雖然兩者的基因序列和基因組結(jié)構(gòu)高度相似，但在轉(zhuǎn)錄調(diào)控方面（基礎(chǔ)表達和誘導(dǎo)表達）存在明顯差異。利用基于zui大似然法的統(tǒng)計學(xué)模型從CYP9A亞家族的13個細胞色素 P450基因中檢測出了6個正選擇位點，根據(jù)已解析的細胞色素P450蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測了棉鈴蟲CYP9A17蛋白結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示這6個氨基酸位點均位于P450的底物結(jié)合區(qū)域（SRS）或底物進入催化位點的通道，表明它們的加速進化可能對P450底物的特異性與代謝活性產(chǎn)生重要影響。通過研究四種不同外源性化合物對9種CYP6和 CYP9家族的細胞色素P450基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，棉鈴蟲細胞色素P450基因具有復(fù)雜的表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，不同細胞色素P450基因的轉(zhuǎn)錄表達因化合物的種類與濃度不同而有差異，并表現(xiàn)出一定程度的組織特異性。
細胞色素P450是基因超家族，多種細胞色素P450共存于同一生物體被認為是基因重復(fù)和隨后長期進化的結(jié)果。基因重復(fù)是非常普遍的生物現(xiàn)象，為新基因的產(chǎn)生提供了原材料，在生物進化過程中發(fā)揮著非常重要的作用。通過上述研究，我們提出了棉鈴蟲細胞色素P450基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控水平的亞功能化以及蛋白質(zhì)水平的適應(yīng)性進化的證據(jù)，推測這些進化機制可能導(dǎo)致棉鈴蟲細胞色素P450種類、生化和生物學(xué)功能以及基因表達調(diào)控模式的多樣化。研究結(jié)果可以部分解釋棉鈴蟲能耐受不同寄主植物中的有毒次生性物質(zhì)、對化學(xué)殺蟲劑容易產(chǎn)生抗藥性，因而長期以來成為農(nóng)作物主要害蟲的原因。