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裂腹魚亞科（schizothoracinae）隸屬于鯉形目（Cypriniformes），鯉科（Cyprinidae）。在中國，裂腹魚亞科共有11屬，計76種和亞種，占世界裂腹魚有效種數(shù)的80%以上，主要分布在青藏高原及其毗鄰的河流、湖泊之中，極適應于青藏高原水域的生物條件和非生物條件，是青藏高原魚類三大類群之一。由于青藏高原特殊的地理環(huán)境，分布在高原的裂腹魚亞科魚類在長期的進化演變過程中逐步形成了耐高寒、抗缺氧等特性。 低氧誘導因子（hypoxia-inducible factor，HIF）是一個由α亞基和β亞基組成的異二聚體，是PAS蛋白家族的成員之一。α亞基是一個功能特異的蛋白分子，其活性和表達量受到氧濃度的影響，而β亞基又被稱為芳香烴受體核轉位子（ARNT, aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator），是一種在動物體內廣泛表達的蛋白，不受氧濃度的影響，并且參與多種轉錄的調控。因此，低氧誘導因子的轉錄活性主要取決于α亞基的活性。 中國科學院水生生物研究所何舜平學科組采用PCR及RACE的方法獲得不同進化等級裂腹魚類加倍的hif-α基因（hif-1αA，hif-1αB，hif-2αA 和 hif-2αB），通過序列分析、系統(tǒng)發(fā)育關系構建、正向選擇檢驗以及hif-α基因體外表達和轉錄活性研究，來探討裂腹魚類基因多倍化對青藏高原的適應性進化機制。結果表明：1) hif-α基因的長度在同一進化等級的裂腹魚類中相同，而在不同進化等級的裂腹魚類中存在差異；2) 裂腹魚類的HIF-α蛋白包含bHLH-PAS、ODD和TAD等主要結構域，在HIF-1αA的NODD結構域中發(fā)現(xiàn)一個鯉科魚類特有的LxxLAP的缺失，在HIF-1αB的CODD結構域中發(fā)現(xiàn)一個裂腹魚類特有的突變，即LxxLAP突變?yōu)镻xxLAP；3) 系統(tǒng)發(fā)育結果顯示hif-1αB基因可能與原始的hif-1α基因關系更近；4)正向選擇檢驗在特化和高度特化等級裂腹魚的HIF-1αB中檢測到正向選擇的位點，且p<0.05；5)在低氧條件下，HIF-α在HEK 293T細胞中的表達量與常氧條件下沒有顯著差異；6)在低氧條件下，HIF-1α對HRE的激活作用相對常氧條件下有不同程度的增加，而HIF-2α的激活作用并沒有顯著增加，有的甚至有所降低。綜上所述，他們推測hif-α基因加倍之后，不同拷貝基因發(fā)生了功能分化，而hif-1αB基因在裂腹魚類的高原適應性進化過程中起到了重要作用。 該研究由博士研究生管麗紅等人完成，通訊作者為何舜平研究員。該研究得到先導專項、國家自然科學基金重點基金和國家自然科學基金-云南聯(lián)合基金的資助。相關論文Analysis of hypoxia-inducible factor alpha polyploidization reveals adaptation to Tibetan plateau in the evolution of schizothoracine fish 已在線發(fā)表于BMC Evolutionary Biology 雜志。
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