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細胞色素的亞功能及蛋白質水平的進化
點擊次數：761 發布時間：2011-5-25
農業蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室邱星輝研究組，通過對棉鈴蟲細胞色素P450新基因的克隆鑒定，揭示了棉鈴蟲細胞色素P450的分子多樣性。通過對兩個近緣關系很近的同源基因CYP9A12與CYP9A17的比較研究發現，雖然兩者的基因序列和基因組結構高度相似，但在轉錄調控方面（基礎表達和誘導表達）存在明顯差異。利用基于zui大似然法的統計學模型從CYP9A亞家族的13個細胞色素 P450基因中檢測出了6個正選擇位點，根據已解析的細胞色素P450蛋白結構預測了棉鈴蟲CYP9A17蛋白結構，結果顯示這6個氨基酸位點均位于P450的底物結合區域（SRS）或底物進入催化位點的通道，表明它們的加速進化可能對P450底物的特異性與代謝活性產生重要影響。通過研究四種不同外源性化合物對9種CYP6和 CYP9家族的細胞色素P450基因的轉錄調控效應發現，棉鈴蟲細胞色素P450基因具有復雜的表達調控網絡，不同細胞色素P450基因的轉錄表達因化合物的種類與濃度不同而有差異，并表現出一定程度的組織特異性。
細胞色素P450是基因超家族，多種細胞色素P450共存于同一生物體被認為是基因重復和隨后長期進化的結果。基因重復是非常普遍的生物現象，為新基因的產生提供了原材料，在生物進化過程中發揮著非常重要的作用。通過上述研究，我們提出了棉鈴蟲細胞色素P450基因轉錄調控水平的亞功能化以及蛋白質水平的適應性進化的證據，推測這些進化機制可能導致棉鈴蟲細胞色素P450種類、生化和生物學功能以及基因表達調控模式的多樣化。研究結果可以部分解釋棉鈴蟲能耐受不同寄主植物中的有毒次生性物質、對化學殺蟲劑容易產生抗藥性，因而長期以來成為農作物主要害蟲的原因。