核质转运受体家族系统进化与表达调控的生物信息学研究

论文摘要

核质转运受体家族成员（karyopherinβ.superfamily）介导了真核生物中大多数生物大分子的跨核膜运输。目前人们已经发现了不同生理发育条件下细胞对底物核质转运的多种调控机制,但对于该家族成员的系统进化与基因表达调控尚知之甚少,因此我们采用生物信息学方法对这些未知的领域进行了初步的探索。通过对8个物种（酵母、线虫、果蝇、斑马鱼、爪蟾、原鸡、小鼠和人类）中的核质转运受体家族成员构建系统发生树,我们发现酵母中的10个核质转运受体祖先（KAP95、KAP123、KAP114、KAP120、KAP122、CRM1、MSN5、LOS1、MTR10和CSE1）与果蝇的XP06祖先,这11个祖先直接进化为高等真核生物体内相应的直系同源物;而酵母中的另外4个祖先（KAP104、NMD5/SXM1和PSE1）和线虫的XPO7祖先则在进化的过程中发生了基因倍增或内含子缺失事件,最终进化为相应的旁系同源物。同时,我们研究了核质转运受体成员的表达分布,发现绝大多数家族成员在人体各组织器官中普遍表达,但表达量有所差异:在小鼠胚胎发育的过程中核质转运受体的表达量也被精确地调控着。进一步研究该家族基因的表达调控机制,发现大部分家族成员的启动子区呈现管家基因的调控方式,而Sp-1、C/EBP、MAZ和NF-1可能是起始或调控基因转录的关键因子。这些发现有助于我们进一步理解随着真核生物生理功能日趋复杂,核质转运受体家族成员在功能上与表达调控上更加多样化与精确化的趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 核质转运受体家族研究进展
• 1.1.1 核质转运受体家族成员及其结构特点
• 1.1.2 核质转运受体介导的蛋白质入核与出核机制
• 1.1.3 核质转运的调控机制
• 1.1.4 核质转运的调控对细胞生命活动的影响
• 1.1.5 核质转运与疾病发生及药物研发的关系
• 1.1.6 小结与展望
• 1.2 生物信息学概述
• 1.2.1 生物信息学数据库
• 1.2.2 生物信息学工具
• 1.2.3 生物信息学的应用
• 1.3 研究背景
• 第二章 核质转运受体家族的系统进化分析
• 2.1 意义与目的
• 2.2 材料与方法
• 2.3 结果
• 2.3.1 核质转运受体家族的系统发生分析
• 2.3.2 旁系同源核质转运受体的预测
• 2.3.3 核质转运受体外显子排列分析
• N结构域排列分析'>2.3.4 核质转运受体IBN_N结构域排列分析
• 2.3.5 核质转运受体进化模型的构建
• 2.4 讨论
• 第三章 核质转运受体的表达分布
• 3.1 意义与目的
• 3.2 材料和方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 核质转运受体在人体各组织器官的表达分布
• 3.3.2 核质转运受体在小鼠胚胎发育阶段的表达分布
• 第四章 核质转运受体家族基因表达调控
• 4.1 意义与目的
• 4.2 材料和方法
• 4.3 结果
• 4.3.1 “管家基因”调控模式的核质转运受体
• 4.3.2 “奢侈基因”调控模式的核质转运受体
• 4.4 讨论
• 第五章 结论与展望
• 附录1 Ensembl数据库中所调用核质转运受体家族基因及蛋白质序列
• 附录2 从Genbank数据库中所调用核质转运受体家族基因序列
• 附录3 从GNF SymAtlas中选用的核质转运受体基因表达数据
• 参考文献
• 致谢