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裂腹魚亞科（schizothoracinae）隸屬于鯉形目（Cypriniformes），鯉科（Cyprinidae）。在中國(guó)，裂腹魚亞科共有11屬，計(jì)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(yīng)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(zhǎng)期的進(jìn)化演變過(guò)程中逐步形成了耐高寒、抗缺氧等特性。 低氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor，HIF）是一個(gè)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(gè)功能特異的蛋白分子，其活性和表達(dá)量受到氧濃度的影響，而β亞基又被稱為芳香烴受體核轉(zhuǎn)位子（ARNT, aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator），是一種在動(dòng)物體內(nèi)廣泛表達(dá)的蛋白，不受氧濃度的影響，并且參與多種轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。因此，低氧誘導(dǎo)因子的轉(zhuǎn)錄活性主要取決于α亞基的活性。 中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所何舜平學(xué)科組采用PCR及RACE的方法獲得不同進(jìn)化等級(jí)裂腹魚類加倍的hif-α基因（hif-1αA，hif-1αB，hif-2αA 和 hif-2αB），通過(guò)序列分析、系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系構(gòu)建、正向選擇檢驗(yàn)以及hif-α基因體外表達(dá)和轉(zhuǎn)錄活性研究，來(lái)探討裂腹魚類基因多倍化對(duì)青藏高原的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制。結(jié)果表明：1) hif-α基因的長(zhǎng)度在同一進(jìn)化等級(jí)的裂腹魚類中相同，而在不同進(jìn)化等級(jí)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(jié)構(gòu)域，在HIF-1αA的NODD結(jié)構(gòu)域中發(fā)現(xiàn)一個(gè)鯉科魚類特有的LxxLAP的缺失，在HIF-1αB的CODD結(jié)構(gòu)域中發(fā)現(xiàn)一個(gè)裂腹魚類特有的突變，即LxxLAP突變?yōu)镻xxLAP；3) 系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果顯示hif-1αB基因可能與原始的hif-1α基因關(guān)系更近；4)正向選擇檢驗(yàn)在特化和高度特化等級(jí)裂腹魚的HIF-1αB中檢測(cè)到正向選擇的位點(diǎn)，且p<0.05；5)在低氧條件下，HIF-α在HEK 293T細(xì)胞中的表達(dá)量與常氧條件下沒(méi)有顯著差異；6)在低氧條件下，HIF-1α對(duì)HRE的激活作用相對(duì)常氧條件下有不同程度的增加，而HIF-2α的激活作用并沒(méi)有顯著增加，有的甚至有所降低。綜上所述，他們推測(cè)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(yīng)性進(jìn)化過(guò)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(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金和國(guó)家自然科學(xué)基金-云南聯(lián)合基金的資助。相關(guān)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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