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不同物种GATA—2基因编码区生物信息学研究 　　摘要：利用生物信息学方法分析了小家鼠（Mus musculus）、褐家鼠（Rattus norvegicus）、人（Homo sapiens）、黑猩猩（Pan troglodytes）、大猩猩（Gorilla）、倭黑猩猩（Pan paniscus）、猿（Nomascus leucogenys）、狨（Callithrix jacchus）、亚马逊松鼠猴（Saimiri boliviensis）、家马（Equus caballus）、小耳大婴猴（Otolemur garnettii）、家猫（Felis catus）、东非狒狒（Papio Anubis）、猕猴（Macaca mulatta）、犬（Cains lapus）、野猪（Sus scrofa）、大熊猫（Ailuropoda melanoleuca）等17个物种GATA-2基因编码序列（Coding sequence，CDS），并对该基因的遗传多样性、信号肽、导肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、氨基酸序列进行了分析和预测。结果表明，在17个物种52条基因序列中共检测到344个多态位点，有25种单倍型，GATA-2 基因序列编码区的种内、种间存在丰富的遗传多样性。GATA-2蛋白N端无信号肽，不具有导肽，没有跨膜结构域，表现为亲水性，蛋白质二级结构主要结构元件是无规卷曲和α-螺旋，理论等电点为9.43，GATA-2蛋白呈碱性。 关键词：GATA-2基因；物种；生物信息学分析；遗传多样性 中图分类号：Q786 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）24-6182-05 GATA家族是一类能识别GATA基序（motif），并能与之结合的转录调节因子，在动物、真菌、植物等生物中存在比较广泛。脊椎动物中已发现6种GATA结合蛋白，分为GATA-1/2/3和GATA-4/5/6两大类，前者与红细胞、淋巴及性腺的发育有关，后者控制心、肠及外胚等组织分化的转录[1，2]。GATA-2的cDNA大小为2.6 kb，编码的转录因子为474个氨基酸。GATA-2属于锌指结构家族，可调控造血干/祖细胞的增殖和分化，在整个造血过程中对细胞的系统分化十分重要[3]。GATA-2还可调控其他造血相关因子的表达，与多种造血系统疾病相关。另外，GATA-2可作为胚胎发育过程中原肠胚期外胚层腹部的分子标记，还表达于胚胎发育时期和成年个体垂体中的[4]，GATA-2失活后胚胎会因为造血功能的缺失而在怀孕中期死亡。GATA-2还可以与其他因子交互作用，从而在多方面发挥调控造血作用[5]。本研究利用生物信息学方法分析了GATA-2基因编码区种内和种间变异，研究了该基因不同种内及种间的遗传分化，为更好地研究该基因及GATA家族中其他成员的结构和功能奠定了基础。 1 材料与方法 1.1 序列来源 1.2 方法 2 结果与分析 2.1 不同物种GATA-2基因核苷酸分析 2.1.1 多态位点、单倍型及核苷酸多样性分析 在所分析片段长度为1 443 bp的52条序列中，发现344个多态位点，百分率为23.84%，其中单一多态位点65个，百分率为4.50%，简约多态位点279个， 百分率为19.33%；共发现25种单倍型，单倍型的多样性为0.967，说明GATA-2基因种间和种内变异较大。不同物种的多态位点数和单倍型多样性不一致，表明GATA-2基因的种间存在遗传变异。17个物种种间的平均核苷酸差异数（k）为76.676，核苷酸多样性为0.053。其中，人的GATA-2基因平均核苷酸差异数和核苷酸多样性最高，与其他物种差异较大，这表明人的GATA-2基因存在丰富的遗传多样性（表2）。 2.1.2 核苷酸歧异度、遗传分化和净遗传距离分析 不同物种GATA-2基因遗传分化（Gst）在0.093～1.000之间，核苷酸歧异度（Dxy）和净遗传距离（Da）都在0.001～0.109之间（表3）。不同物种间核苷酸歧异度和遗传分化、净遗传距离的变化范围均很大，说明了不同物种间遗传分化明显。其中黑猩猩和倭黑猩猩、大猩猩、人的核苷酸歧异度、净遗传距离最小，说明黑猩猩与倭黑猩猩、大猩猩、人之间的亲缘关系较近，小家鼠、褐家鼠与其他物种间的核苷酸歧异度、净遗传距离最大，说明小家鼠、褐家鼠与本研究中其他物种间亲缘关系较远。 2.2 不同物种GATA-2基因氨基酸多样性分析 2.2.1 密码子偏爱性 ENC值是评价基因整体密码子偏爱性，其取值范围为20（每个氨基酸只使用1个密码子的极端情况）～61（各个密码子均被平均使用），其值越低说明偏爱性越强，越高则说明偏爱性越低[6]。CBI值反映了一个基因中高表