崔仕超－比较基因组学和原核生物的进化.ppt

Comparative genomics and theevolution of prokaryotes 崔仕超 主要内容： 基因组学：分子进化的新纪元 原核生物基因组 基因谱系的进化 HGT和基因系统的进化 系统发育和HGT所面临的问题 结语和展望 基因组学：分子进化的新纪元 原核生物的在进化研究中的优势 基因组学为微观进化和宏观进化中所研究的遗传物质提供了非常丰富的信息 利用比较基因组学的方法将这些信息进行整合总结 原核生物基因组 原核生物基因复制和进化 前导链和滞后链 起始位点和终止位点（图） 原核生物基因组的多样性 开放宏基因组 封闭宏基因组 HGT（水平基因转移）（图） 基因谱系的进化 基因谱系多样性 基因的获得和缺矢 假基因 移码和置换 （图） 新基因的进化:HGT对基因谱系中突变的贡献：15~20％ ORF（开放阅读框）富集HGT 变形菌门和硬壁菌门的ORF与噬菌体中的序列有更高的同源性 HGT和基因系统的进化 Teichmann 和 Madan Babu的进化模型 ：在调控的基因中有的45％的进化是由于复制和相互作用的遗传所导致的 当前观点：原核生物的基因通过HGT将周围的功能基因的加入来进行进化，而周围的功能则直接和与其相互作用的周围的环境有关。 功能基因对细胞内复杂的系统的适应：TFs比基因又相对低的保守性 系统发育和HGT的问题 基因进化树 物种进化树 基因进化树与物种进化树的不一致 HGT 结论和展望 开放阅读框：如果一个阅读框在起始密码子后有50个以上的连续密码子无终止密码子，那么称这段顺序为开放阅读框。 长的开放阅读框是为某个蛋白编码的基因。 一个相对分子质量为60000的蛋白质编码不间断的基因需要有一个含有500或更多的密码子的开放阅读框 基因树与物种树的区别 当一个分子系统树是根据某一基因数据构建而来时，就称为基因树。物种树则是指代表 了一组物种进化过程的系统树（Nei 1987） 。基因树与物种树可能存在两方面的区别。①对于 某一被研究的基因，可能存在种内的多态性。换言之，在物种分化之前，该基因可能已开始 分化。因此，两物种间该基因的分化时间可能早于这两个物种的分化时间。由这一基因计算 而来的分枝长度（分枝时间）可能偏高。对于较长时间的进化过程而言，因种内多态性导致 的这种误差可以忽略不计。但是，对于新分化的物种，这种误差的影响可能很大。②基因树的分枝情况（拓扑结构）可能不同于物种树的。这种情况一般发生在分枝点非常接近的物种间。人、猩猩和大猩猩间的关系可能是较为典型的例子。这是因为 DNA 突变是随机过程，在有限的序列内可能存在着统计学上的偏差。通过增加 DNA 序列的长度并测定多个相互独立的基因片段，一般可以避免这种问题的发生。 无乳链球菌 Streptococcus agalactiae Haloquadratum walsbyi噬盐古细菌 芽孢杆菌目 Bacillales Lactobacillale 乳杆菌 Bacillus anthracis（炭疽杆菌） Xenolog (异同源物):由某一个水平基因转移事件而得到的同源序列 Excision 切除;删除 * * 组织形成 基因工程 比较基因组学 代谢基因组学 HGT * *