Ключова лаборатория по екология на редки и застрашени видове и опазване на околната среда (Нормален университет Гуанси), Министерство на образованието, Гуилин, Китай

Ключова лаборатория за редки и застрашени екологични животни в Гуанси, Нормален университет Гуанси, Гуилин, Китай

Колеж по науки за живота, Нормален университет Гуанси, Гуилин, Китай

Кореспонденция

Ping Feng, Ключова лаборатория по екология на редки и застрашени видове и опазване на околната среда (Guangxi Normal University), Министерство на образованието, Guilin, Китай.

Ключова лаборатория по екология на редки и застрашени видове и опазване на околната среда (Нормален университет Гуанси), Министерство на образованието, Гуилин, Китай

Ключова лаборатория за редки и застрашени екологични животни в Гуанси, Нормален университет Гуанси, Гуилин, Китай

Колеж по природни науки, Нормален университет Гуанси, Гуилин, Китай

Ключова лаборатория по екология на редки и застрашени видове и опазване на околната среда (Нормален университет Гуанси), Министерство на образованието, Гуилин, Китай

Ключова лаборатория за редки и застрашени екологични животни, Гуанси, Нормален университет, Гуилин, Китай

Колеж по науки за живота, Нормален университет Гуанси, Гуилин, Китай

Кореспонденция

Ping Feng, Ключова лаборатория по екология на редки и застрашени видове и опазване на околната среда (Guangxi Normal University), Министерство на образованието, Guilin, Китай.

Ключова лаборатория по екология на редки и застрашени видове и опазване на околната среда (Нормален университет Гуанси), Министерство на образованието, Гуилин, Китай

Ключова лаборатория за редки и застрашени екологични животни в Гуанси, Нормален университет Гуанси, Гуилин, Китай

Колеж по науки за живота, Нормален университет Гуанси, Гуилин, Китай

Резюме

1. ВЪВЕДЕНИЕ

Ензимите в суперсемейството цитохром P450 (CYP) могат да предпазят животните срещу атаката на екзогенни съединения; по този начин тези ензими са важни за оцеляването. Цитохром P450 (CYP) гените кодират ензими (Palmer & Reedijk, 1991), катализиращи окисляването на екзогенни и вредни химикали за околната среда, като лекарства, стероиди и канцерогенни съединения, присъстващи в храната (Yasukochi & Satta, 2015). Те са широко разпространени в различни организми (Nelson, 2009), от археи, бактерии и вируси до висши растения и животни (Gotoh, 2012).

Според разликата в субстратите, CYP могат да бъдат категоризирани в два типа: тип на биосинтеза (тип B) и тип детоксикация (тип D) (Gotoh, 2012; Nebert & Dalton, 2006; Rezen, Debeljak, Kordis, & Розман, 2004). При хората D-типът е отговорен за детоксикацията на ксенобиотици като ароматни съединения, растителни алкалоиди и особено лекарства; В-типът обикновено участва в ендогенни процеси, например биосинтеза на физиологично активни химикали като стероиди, хормони и холестероли (Kawashima & Satta, 2014; Martignoni, Groothuis, & de Kanter, 2006). Въпреки че участват в метаболизма на стероиди и ейкозаноиди, CYP1-4 на бозайниците обикновено се разглеждат като детоксикационни ензими (Gotoh, 2012; Nebert & Dalton, 2006).

Човекът CYP2D генно подсемейство включва СYP2D6, ° СYP2D7, и СYP2D8, последните два от които често са псевдогени при някои видове (Nelson, 2009). Човешкият ензим CYP2D6 има висок афинитет към алкалоидите и може да ги детоксикира (Fonne-Pfister & Meyer, 1988). Въпреки че делът на ензима CYP2D6 представлява само

4% от общото съдържание на P450 в черния дроб, ензимът е много важен, тъй като неговите субстрати представляват приблизително 25% от често предписваните лекарства (например антиаритмици, β-блокери и антидепресанти) (Ingelman-Sundberg, 2005; Yasukochi & Satta, 2015; Zuber, Anzenbacherova и Anzenbacher, 2002).

2. МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

2.1 Източници на данни

2.2 Статистически анализ

За да се провери дали броят на CYP2D гени е свързано с диетичните предпочитания или не, е направен корелационен анализ. Освен това, за да се провери дали CYP2D генният номер варира в зависимост от диетата на вида, е проведен дисперсионен анализ (ANOVA). И двата анализа бяха проведени с използване на SPSS 16.0 (SPSS Inc., Чикаго, IL). За да се провери дали корелацията или несъответствието на броя на гените е специфично за родословната линия, корелационен анализ и ANOVA също се провеждат съответно в група птици и група бозайници. Въпреки това, видовете, които са филогенетично свързани, са склонни да си приличат по повечето черти (Blomberg, Garland, & Ives, 2003), което води до несамостоятелност на данните в статистическия анализ. По този начин, филогенетичният сравнителен метод е използван за решаване на този проблем чрез премахване на ефекта на филогенията (Felsenstein, 1985; Harvey & Pagel, 1991). В това проучване PDAP модулът на софтуера Mesquite (Maddison & Maddison, 2017) и пакетът phytools (Revell, 2012) от R 3.4.3 (R Core Team, 2016) бяха използвани за премахване на ефекта на филогенията по време на статистическите анализи.

2.3 Изследване на дублиране на гени и събития за загуба на ген

За да се изследва дали динамиката на CYP2D генният номер има връзка с диетата, изследвани са събития на дублиране на гени и генетични загуби. Първо, аминокиселинните последователности на CYP2D членовете на подсемейство, споменати по-горе, бяха изтеглени: от тях псевдогените бяха изключени поради голямото им разминаване. Освен това, поради неуспеха за получаване на последователността на горилата CYP2D7, проучването тук не включва горилата. Второ, съседно дърво на последователностите на CYP2D е създадено от MEGA 6.0 (Tamura, Stecher, Peterson, Filipski и Kumar, 2013), като се използва настройката по подразбиране. Трето, протеиновото дърво беше сравнено с дървото на вида, реконструирано преди да се използва Notung 2.9 (Durand, Halldorsson и Vernot, 2006) за локализиране на дублирането и загубите.

3 РЕЗУЛТАТА

подсемейството

За да се изясни допълнително дали диетичните предпочитания са стимулирали разширяването на CYP2D гени, вариационен анализ (ANOVA) на диетичния код и CYP2D извършени са генни номера. Тъй като данните не отговарят на стандартното нормално разпределение (стр 2015), че въпреки че стандартният ANOVA не може да анализира данните за признаците, без да отчита сходство между тясно свързани видове, подобно сходство има ограничен ефект върху малките размери на пробите. В обобщение, видовете с различни хранителни предпочитания не се различават съществено по CYP2D генен номер, независимо от нивото на родословието, на което са анализирани данните.

3.1 Събития на дублиране на гени и загуби

Изследваното тук NJ дърво на CYP2D е показано на Фигура 3. Резултатът от съгласуването на генното дърво и видовото дърво разкрива, че 29 събития на дублиране на гени и 78 събития на генни загуби са се случили при тези видове, а 18 вида нямат печалба или загуба (Таблица 1) . Когато се обмисля диета, резултатът показва, че дублирането или загубата на гени не са свързани с диетата. Например, когато броят на дублиращите събития е бил 0 или равен или по-голям от 4, диетата е месоядна, растителноядна или всеядна. Освен това, когато броят на загубите е 0, 1 или 2, видът е месояден, тревопасен или всеяден.

Дублиране на видове Загуби Диета
Brown_mesite 0 1 О
Орангутан 0 2 О
MacQueen's_ дрофа 0 1 О
Тазманийски дявол 0 0 О
Червено гребенче турако 0 1 З.
Sunbittern 0 1 ° С
Мишка 4 0 О
Човек 0 1 О
Маймуна Cynomolgus 0 1 О
Малка чапла 0 1 ° С
Гигантска панда 0 0 З.
Пекинска патица 0 0 О
Киа 0 0 О
Вълнист папагал 0 0 З.
Сериема с червени крака 0 3 ° С
Кребест ибис 0 2 ° С
Анолен гущер 1 1 ° С
Сив коронован кран 0 1 О
Птицечовка 0 0 ° С
Средно наземна чинка 0 0 З.
Marmoset 1 5 О
Опосум 0 0 О
Макак със свински опашки 0 3 З.
Тропическа птица с бяла опашка 0 1 ° С
Плъх 1 1 О
Турция 0 0 О
Японска маймуна 0 2 З.
Killdeer 0 1 О
Hoatzin 0 2 З.
Пухов кълвач 0 1 О
Жълто гърло пясъчник 0 1 З.
Далматински пеликан 0 1 ° С
Tarsier 7 6 ° С
Американска врана 0 0 О
Шимпанзе 0 0 О
Кон 5 1 З.
Стрелец 0 0 ° С
Бухал сова 0 1 ° С
Страхотен гребен 0 1 ° С
Манакин със златен нашийник 0 0 О
Пингвин Адели 0 1 ° С
Орел белоопашат 0 0 ° С
Заек 4 1 З.
Страхотен корморан 0 3 ° С
Маймуна резус 0 2 О
Сокол скитник 0 2 ° С
Вдовицата на Чък Уил 0 1 ° С
Бонобо 0 4 З.
Киви 0 14. ° С
Плешив орел 0 0 ° С
Говеда 1 1 З.
Пиле 0 0 О
Обикновена кукувица 0 2 ° С
Прасе 1 0 О
Западна жаба с нокти 4 1 ° С
Американско фламинго 0 1 ° С
Куче 0 0 ° С
Зебра чинка 0 0 З.
Колибри на Ана 0 1 З.
Северна фулмара 0 1 ° С
Обща сума 29 78

4. ДИСКУСИЯ

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Това проучване изследва връзката между броя на CYP2D подсемейни гени и хранителни предпочитания и изследва дали броят на гените варира според диетата. Резултатите не успяха да заключат това CYP2D разширяването на гените е свързано с диетата, което означава, че навикът за хранене не е бил движеща сила за CYP2D разширяване на гените. Причините за CYP2D генното разширяване са сложни и приносът на други CYP гени, други механизми, намаляващи натоварването от детоксикация, и диференциация между аминокиселинните прилики могат да повлияят на връзката между CYP2D генен брой и хранителни предпочитания. Точният механизъм на разширяването все още се нуждае от допълнително проучване. Тъй като геномите на нарастващия брой видове се секвенират, CYP данните за гените ще се увеличат и се очаква да бъдат проведени по-нататъшни проучвания, целящи да разрешат този проблем.

ПРИЗНАВАНИЯ

Благодарим на Hongtao Xiao за техническата му помощ при анализа на софтуера R. Тази работа беше подкрепена от Националната фондация за естествени науки на Китай (NSFC) (грант № 31500310 за P.F.), Фондация за научни изследвания на висшите учебни заведения от провинция Гуанси, Китай (грант № KY2015ZD016 за P.F.); Ключова лаборатория за редки и застрашени екологични животни в Гуангси, Нормален университет в Гуанси (грант № GKN.17 ‐ A ‐ 01‐03); Ключова лаборатория по екология на редки и застрашени видове и опазване на околната среда (Guangxi Normal University), Министерство на образованието, Китай (грант № ERESEP2017Z02), Изграждане на екологична докторска програма на Normal University Guangxi (Grant No. EDPC 2018003).

ВНОСКИ НА АВТОРА

Ping Feng замисли и проектира експериментите, извърши експериментите, анализира данните, внесе реагенти/материали/инструменти за анализ, изготви фигури и/или таблици, създаде или прегледа чернови на хартията, одобри окончателния проект. Zhijun Liu помогна за събирането на данни, даде предложения за това проучване и одобри окончателния проект.

ДОСТЪПНОСТ НА ДАННИ

Авторите потвърждават, че всички данни, лежащи в основата на констатациите, са напълно достъпни без ограничения. Всички съответни данни са представени в статията и нейната помощна информация.

Моля, обърнете внимание: Издателят не носи отговорност за съдържанието или функционалността на която и да е поддържаща информация, предоставена от авторите. Всички заявки (различни от липсващо съдържание) трябва да бъдат насочени към съответния автор на статията.