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[硕士论文] 杨松霖
遗传学 中国科学技术大学 2014(学位年度)
摘要:自然界存在成千上万的苦味物质,大多数被认为是有毒有害的。苦味味觉在动物的生存防御过程中扮演着重要的角色。不同物种或相同物种不同个体之间对苦味物质的敏感性各不相同,反映了动物进化过程中饮食发生了变化。在长期的进化过程中,生活在相同或相似环境中的不同物种,生活习性包括食性极有可能相近,即觅食时接触的苦味物质可能相同,逐渐会表现出对苦味物质极其敏感的趋同现象,是适应性进化的表现。
  苦味受体(TAS2Rs)是典型的G蛋白偶联受体,家族成员较多。不同的哺乳动物苦味受体数目各不相同。不同的苦味受体识别不同或相同的苦味物质,而不同物种中相同的受体通过氨基酸替换表现出不同的敏感性。可见苦味味觉的复杂性。TAS2R16是第一个鉴定出苦味物质为β-吡喃葡萄糖苷的受体,自然界10%的植物含有该苦味物质。我们提出假设,在进化过程中,不同哺乳动物TAS2R16受体可能会发生趋同进化的现象。为了验证该假设,本文通过进化分析和功能实验相结合的方法对此进行深入研究。结果如下:
  1)序列比对发现,不同哺乳动物中只有白面僧面猴和人TAS2R16序列在172氨基酸位点均为天冬酰胺(N),其余物种均为赖氨酸(K);通过构建共同祖先序列并计算显示该位点不是随机变化的,而是平行进化的结果;自然选择检测发现白面僧面猴和人TAS2R16基因在172位点受到正选择,说明该位点在进化中对适应环境很重要。此外,实验结果表明从人猿超科、旧大陆猴、新大陆猴、到原始猴共同祖先氨基酸替换率不断增大;类人猿下目(Simiiformes)共同祖先枝检测到正选择信号并且极显著;并且检测出15个正选择位点,为进一步功能实验提出理论指导。
  2)点突变介导的功能试验表明,白面僧面猴TAS2R16受体的172位点突变为赖氨酸(K)后,反应的EC50值增加,同源模建受体与配体结合(docking)时发现结合自由能值增加,172位点位于受体第五跨膜区胞外与胞内的交界处,对TAS2R16受体功能有着重要的作用。综上,白面僧面猴与人TAS2R16受体探测苦味能力发生了趋同进化。本研究首次在哺乳动物中发现苦味受体功能趋同。这将为以后苦昧受体功能趋同进化的研究提供新视野。
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