黑斑侧褶蛙皮肤抗菌肽快速进化模式的研究

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两栖类抗菌肽具有高度多样性,这种多样性是通过定点突变、正选择、平衡选择等多种机制来产生和维持的。我们对1050条抗菌肽cDNA序列的分析发现,蛙类抗菌肽的酸性前肽长度与成熟肽长度存在负相关关系。这可能暗示一种新的快速进化机制:成熟加工切点的“滑动”。我们对黑斑侧褶蛙皮肤抗菌肽cDNA进行了克隆,获得了114条抗菌肽cDNA序列,其中8条序列没有成熟加工切点。对这些序列进行了同义突变率(dN)、非同义突变率(dS)、颠换率(Tv)、转换率(Ts)以及序列系统学分析。结果表明:无论是正选择还是负选择驱动着抗菌肽的进化,其选择压力均不大,这使得抗菌肽基因比较容易累积非同义突变。非同义突变可以造成抗菌肽前体成熟加工的酶切位点的消失或产生。抗菌肽酶切位点消失后失去功能,使非同义突变的积累更加容易,使氨基酸的替换变得频繁。在无加工切点的肽链上,潜在切点一旦出现,所产生的新的成熟肽均具有抗菌肽的一般性质,但是从结构和理化性质上已经明显不同于切点消失之前。也就是说,抗菌肽可以通过这一机制快速进化,同时表现为成熟肽与酸性前肽长度上的负相关现象。
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