霊長類の進化とコドン使用パタ-ン

灵长类动物进化和密码子使用模式

基本信息

批准号：
03222204
负责人：
宝来聰
金额：
$ 1.28万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至 1992
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒト上科における分子進化の様相を明かにするため、ミトコンドリアDNAの4.9kbの相同領域の塩基配列を、ヒト上科4種・チンパンジ-、ピグミ-チンパンジ-、ゴリラ、オランウ-タンにおいて決定した。この領域には、11個のtRNA遺伝子、6個のタンパク質遺伝子(ND1、ND2、COI、COII、ATPase8、ATPAse6)が含まれている。既に、全塩基配列が決定されているヒトの配列と合わせて整列し、各種間の塩基間の塩基置換数を算出した。各種間における塩基配列の相同性は、チンパンジ-・ピグミ-チンパンジ-間で96%、ヒトと2種のチンパンジ-間で91〜92%、ヒトとゴリラ間で89%、ゴリラと2種のチンパンジ-間で89〜90%、オランウ-タンと他の4種間では約85%であった。種間の塩基置換数に基づいて、ミトコンドリアDNAの分子系統樹を構築した。まず、チンパンジ-とピグミ-チンパンジ-がクラスタ-し、ついで、ヒト、ゴリラ、オランウ-タンの順でクラスタ-する系統関係が得られた。さらに、6個のミトコンドリアタンパク質のアミノ酸配列を5種間で比較した結果、各タンパク質は種間のアミノ酸配列の相同性の程度によって3つのグル-プ分類された。第1のグル-プは種間でアミノ酸配列がよく保存されているもので、COIとCOIIがこれに含まれる。第2のグル-プはアミノ酸置換のよく起こっているATPase8である。第3のグル-プは前2グル-プの中間型となるもので、ND1、ND2およびATPase6が含まれる。このことは、各々のミトコンドリアタンパク質において、機能上の制約の程度がかなり異なることを示唆している。さらに各タンパク質遺伝子で同義塩基置換と非同義塩基置換の割合を比較した。ヒト、チンパンジ-、ピグミ-チンパンジ-およびゴリラを系統的に遠いオランウ-タンと比較したところ、COIおよびCOIIでは50%以上が同義置換であるのに対し、非同義置換は1〜3%と低く抑えられていることが明かとなった。一方、ATPase8では、同義置換の割合が34〜39%であるのに対し、非同義置換は21〜23%と高い割合を示した。またND1およびND2では、同義置換が24〜47%であるのに対し、非同義置換は7〜9%の間にあった。さらに、ATPase6では同義置換の割合は50〜55%であるのに対し、非同義置換は7〜10%であった。このようにミトコンドリアDNAにコ-ドされる各タンパク質遺伝子の間で塩基置換の様相をきわめて異にすることが明かとなった。

为了阐明人类家族中分子进化的各个方面，在四种人类家族物种中确定了线粒体DNA的4.9 Kb同源区域的核苷酸序列：黑猩猩，Pygmi-chimpanzee，Gorilla和Orangutan。该区域包含11个tRNA基因和6个蛋白质基因（ND1，ND2，COI，COII，ATPASE8，ATPASE6）。总碱基序列已经与人类序列对齐，并计算了各个碱基之间的碱基取代的数量。各种物种之间基本序列的同源性在黑猩猩和黑猩猩之间为96％，人类和两个黑猩猩之间的91-92％，人类和大猩猩之间的89％，大猩猩和两个黑猩猩之间的89-90％，方不出是85％，方不出85％。基于物种之间的碱基取代的数量构建了线粒体DNA的分子系统发育树。首先，获得了系统发育关系，黑猩猩和侏儒黑猩猩聚集，然后是人类，大猩猩和猩猩。此外，当比较五个物种之间的六种线粒体蛋白的氨基酸序列时，根据物种之间的氨基酸序列的同源程度将每种蛋白分为三组。第一组在包括COI和COI在内的物种之间具有保存良好的氨基酸序列。第二组是ATPASE8，该ATPase8通常用于氨基酸取代。第三组中间是前两个组，包括ND1，ND2和ATPASE6。这表明功能约束的程度在每个线粒体蛋白中都有很大不同。此外，比较了每个蛋白质基因的同义和非同义碱基取代的比例。当比较人类，黑猩猩，侏儒的黑猩猩和大猩猩与系统远处的猩猩时，发现超过50％的COI和COII是同义替代品，而非同义替代品则保持在低点1-3％。另一方面，在ATPASE8中，同义替代的比例为34-39％，而非符号取代的比例很高，为21-23％。此外，对于ND1和ND2，同义替代率在24％至47％之间，而非同义替代则在7％至9％之间。此外，在ATPASE6中，同义取代的比例为50-55％，而非符号取代的比例为7-10％。因此，已经揭示了碱性取代的各个方面在线粒体DNA中编码的蛋白质基因之间存在显着差异。