Baktericidinio / pralaidumą didinančio baltymo (BPIFA1), reguliuojančio žinduolių įgimtą imuninį atsaką, molekulinė evoliucija 2 dalis

3. Rezultatai

Buvo tiriamos BPIFA1 baltymų sekos, užkoduotos žinduolių genome, siekiant nustatyti adaptyviosios atrankos ir evoliucijos vaidmenį. Baltymas BPIFA1 yra pagrindinis įgimtos signalizacijos prieš bakterijų ir grybelių sukeliamas mikrobų infekcijas tarpininkas. Kai sekos buvo sujungtos naudojant MSA, jos buvo panaudotos Bayeso filogenetiniams medžiams sukurti ir toliau tirti. Norint inicijuoti tarpląstelines signalizacijos kaskadas, būtina suaktyvinti genų rinkinį, identifikuotą atitinkamose žinduolių rūšyse ir turinčius veikiantį (LBP-BPI) domeną. Paviršinio aktyvumo medžiagai fosfolipidui dipalmitoilfosfatidilcholinui (DPPC) šis lipidus surišantis domenas pasižymi labai dideliu selektyvumu. Viršutinių kvėpavimo takų įgimta imuninė sistema aktyvuojama reaguojant į daugybę genetinių signalų, tokių kaip padidėję nesinoniminių pakeitimų dažniai, reikšmingi homologiniai haplotipai ir genetinės BPIFA1 baltymų variacijos nebuvimas, o tai rodo, kad šių baltymų buvimą palankiai įvertino teigiami. pasirinkimas.

Lipidų surišimo domenas (LBD) yra struktūrinis domenas, esantis daugelyje baltymų, kurie gali surišti kai kurias specifines lipidų molekules, kad reguliuotų baltymų funkciją ar lokalizaciją.

Keletas tyrimų parodė, kad lipidus surišantys domenai gali paveikti imunitetą. Pavyzdžiui, kai kuriuose antriniuose limfoidiniuose organuose, tokiuose kaip blužnis ir limfmazgiai, lipidų molekulė, vadinama S1P (sfingolipido -1-fosfatas), reguliuoja T ląstelių ir B ląstelių migraciją ir migraciją, sąveikaudama su lipidus rišančiais domenais. išlaikyti. Be to, kai kuriuose svarbiuose imuninių ląstelių paviršiaus receptoriuose, tokiuose kaip TLR4, TLR7 ir TLR8, taip pat yra lipidus surišančių domenų, kurie gali surišti įvairių rūšių lipidų molekules ir reguliuoti imuninių ląstelių aktyvaciją bei atsaką.

Todėl yra tam tikras ryšys tarp lipidus surišančių domenų ir imuniteto, o tai taip pat suteikia naujų idėjų, kaip tirti imuninio atsako reguliavimą lipidus surišančiais domenais. Matyti, kad turime pagerinti savo imunitetą, kad galėtume atsispirti virusams. Cistanche gali žymiai pagerinti imunitetą. Cistanche taip pat turi antivirusinį ir priešvėžinį poveikį, kuris gali sustiprinti imuninės sistemos gebėjimą kovoti ir pagerinti organizmo imunitetą.

Spustelėkite cistanche naudą sveikatai

3.1. BPIFA1 geno molekulinė evoliucija

Šiame darbe ieškojome adaptacijos požymių BPIFA1 gene, nuo palaipsniui silpnų iki stiprių atrankos signalų žinduolių genomo adaptacinės evoliucijos metu. Buvo nustatytas tipinis BPIFA1 geno kodonų, kuriems vyksta adaptacinė evoliucija, procentas. Atlikdami tą pačią procedūrą kiekvienai koduojančiai sekai, apskaičiavome vidutinę teigiamai atrinktų kodonų proporciją visose šakose. Naudodami BUSTED ir sinoniminius greičio variacijas kruopščiai parinktose BPIFA1 filogenijos bandomosiose šakose, nustatėme geno masto epizodinio įvairinimo atrankos pėdsakus. Dėl to padarėme išvadą, kad trijose ištirtose kilmės linijose įvyko skirtinga atranka. Naudodami sinoniminį greičio variaciją, BPIFA1 filogenijos bandomosiose šakose stebėjome viso geno epizodinę įvairuojančią atranką. Tam pasiekti buvo panaudota geno masto epizodinė diversifikuojanti atranka (LRT). Dvi bandomosios šakos parodė įvairėjančios atrankos įrodymus, o tai rodo, kad vieta buvo paveikta tokio tipo evoliucijos (1 pav.).

Vidutinis BPIFA1 dN / dS santykis visose vietose ir linijose buvo didesnis nei vienas. Dėl to buvo atlikti šio baltymo tyrimai, siekiant nustatyti teigiamos atrankos požymius. Nustatyta, kad baltymas turi konservuotą aminorūgščių struktūrą, todėl jį galima išvalyti, o jo omega vertė buvo didesnė nei 1. Buvo atliktas šio baltymo log-tikimybės testas, ištirtos visos jo vietos ir buvo apskaičiuotas pakeitimo koeficientas. Norėdami įvertinti, ar įvyko teigiama atranka, naudojome tris skirtingus tikimybių modelių rinkinius: M0 prieš M3, M1 prieš M2 ir M7 prieš M8. Palyginti parametrų įverčiai pagal M1 ir M2 ir nustatyta, kad šių baltymų M2 reikšmė buvo teigiama. Teigiamai atrinktų svetainių procentinė dalis buvo reikšminga trijuose modeliuose, kurių reikšmės buvo atitinkamai 422.{13}}, 64,5 ir 93,63 (1 lentelė).

Norėdami pateikti papildomų įrodymų, patvirtinančių teigiamos atrankos išvadas, konkrečioms svetainėms, naudodami atrankos serverį, pritaikėme mechaninio ir empirinio derinio modelį. Šio proceso metu išsiaiškinome, kad keliose vietose evoliucijos metu buvo nustatytas selektyvus spaudimas (1 pav.). Dėl šios priežasties galėtume įvertinti, kiek šis genas buvo išsaugotas evoliuciškai. Mes nustatėme, kad didžioji dauguma teigiamai atrinktų vietų buvo išsaugotos visose žinduolių kladose. Taip buvo todėl, kad konservuotos aminorūgštys sudarė daugumą signalų, naudojamų teigiamai atrankai neuroninio tinklo algoritme (2 lentelė).

Taikant kodono modelio atrankos metodą buvo įvertinti 9113 skirtingų modelių. Geriausias modelis (log(L)=−18,910, mBIC=39,340.92) turėjo tris rodiklius ir buvo tiksliausias. Naudojant šį modelį, buvo pasiekta 218,66 log(L) ir 398,33 mBIC taškų patobulinimų, palyginti su vieno greičio modeliu, kuriame visi nesinoniminiai keitimai įvyko tuo pačiu greičiu, kaip parodyta 1 lentelėje. Kiekvienas patikimos rinkinio modelis turėjo įrodymų santykis yra ne mažesnis kaip 0,01, palyginti su geriausiu modeliu, o tai reiškia, kad jis buvo 9,21 mBIC vieneto ribose nuo geriausio modelio arba lygiavertiškai, kad jo įrodymų santykis buvo bent 0,01, palyginti su geriausiu modeliu. Modelio vidurkis įvertino šios modelių rinkinio kitimo greitį (2 pav.). BPIFA1 baltymo aminorūgščių pozicijų evoliucinis atrankos modelis taip pat buvo įvertintas naudojant kodono modelio atrankos analizę, kuri parodė, kad aminorūgščių vietų pakeitimas įvyko adaptyvios baltymų evoliucijos metu. Mes atskleidėme, kad pagrindinių baltymų aminorūgščių padėtys pasižymėjo adaptyvia evoliucija dėl skirtingų pakeitimo santykių. Remiantis aminorūgščių vietų pasiskirstymu BPIFA1, didžiausias pakeitimo koeficientas buvo maždaug 1,19, o mažiausias – .14 (2 pav.).

Fiziologiškai reikšmingų baltymo sričių identifikavimas gali būti atliktas palyginus sinoniminių (Ks) ir nesinoniminių (Ka) pakaitų baltyme dažnį. Tai suteikia pagrindą daryti išvadą apie gryninamosios atrankos ir lokalizuotos teigiamos darvino atrankos egzistavimą. Naudojome Selecton v. 2.2 (pasiekiama adresu http://selection-bio info-tau.ac.il, pasiekiama 2021 m. rugsėjo 29 d.), žiniatinklio serverį, kuris automatiškai apskaičiuoja Ka ir Ks (u) santykį kiekvienoje svetainėje baltymas. Skirtingos spalvos žymi skirtingus atrankos tipus (teigiamas pasirinkimas, gryninimo pasirinkimas ir jokio pasirinkimo) ir yra naudojamos grafiškai parodyti šį santykį kiekvienoje vietoje. Atrankos modelis yra įvairių evoliucinių hipotezių rinkinys, kuris gali būti naudojamas statistiškai patikrinti tikimybę, kad tam tikram baltymui buvo atlikta teigiama atranka. Jis veikia per grafinę vartotojo sąsają. Neseniai sukurtas mechaninis-empirinis modelis turėjo įtakos aminorūgšties fizinėms savybėms (3 lentelė).

3.2. Adaptyvusis BPIFA1 geno pasirinkimas

Norėdami nustatyti, kokiu laipsniu skirtingos žinduolių rūšys prisitaikė prie savo aplinkos, mes panaudojome kelis BPIFA1 geno koduojančių sekų išlygiavimus iš kiekvienos iš 34 rūšių. Šie testai gali būti atliekami atskirai arba kartu. Labiausiai paplitusi testų įvairovė yra žinoma kaip šakinis testas. Stuburinių gyvūnų rūšių evoliucijos metu buvo naudojamos konkrečios linijos, kad būtų galima atpažinti skirtingas linijas, kurioms taikomas atrankos spaudimas. Kiekvienai filogenetinei grupei buvo apskaičiuotos giminei būdingos atrankos tikimybės, naudojant adaptyvų šakos vietos atsitiktinių efektų tikimybės (aBS-REL) modelį. Be to, aBS-REL technika buvo naudojama kiekvienam genui išskaidyti, siekiant nustatyti, kurioms linijoms buvo pritaikyta adaptyvi atranka skirtingais evoliucijos istorijos laikotarpiais.

Taikant žinduolių linijoms, aBS-REL modelis patvirtino, kad BUSTED numatyti genai buvo teigiamai atrinkti. Mūsų rezultatai, rodantys, kad selektyvus slėgis veikė BPIFA1 genus žinduolių linijose, parodė, kad dvi hipotezės sutampa (4 lentelė). BPIFA1 geno filogenijoje buvo įrodymų, kad aštuoniose šakose buvo epizodiškai įvairinama atranka. Išvadų svarba buvo įvertinta naudojant Tikimybių santykio testą (p > 0.05), kuris buvo atliktas įvertinus daugelio kitų testų rezultatus (3 pav.). Iš viso per šį specifinį testą, skirtą įvairinti atranką, buvo atliktos 63 skirtingos linijos. Buvo atlikti keli bandymai, o išvadų reikšmingumas nustatytas taikant Tikimybės santykio testą, kurio p reikšmės slenkstis yra 0,05.

Šioje lentelėje pateikiama statistinė modelių atitikimo duomenims santrauka. Bazinis MG94xREV reiškia MG94xREV bazinį modelį, kuris nustato vieną ω normos kategoriją vienai šakai. Visas adaptyvus modelis reiškia adaptyvųjį aBS-REL modelį, kuris reiškia optimizuotą ω greičio kategorijų skaičių vienoje šakoje.

Evoliucinio proceso metu mes ištyrėme omega reikšmes naudodami SLAC, FUBAR, MEME ir FEL metodus, kad nustatytų teigiamos atrankos požymius (5 lentelė). Remiantis mūsų išvadomis, BPIFA1 genas žinduolių kladose buvo teigiamai atrinktas evoliucine tvarka. Naudodami Bayeso metodą, galėjome nustatyti, kurie genomo regionai buvo veikiami selektyvaus spaudimo. Šis metodas apima kiekvieno kodono užpakalinės tikimybės nustatymą. Labiau tikėtina, kad svetainės, kuriose yra daugiau galimybių, buvo įvairiai atrinktos, o tai lemia didesnį nesinonimų ir sinonimų pakeitimų skaičių nei svetainėse, kurių tikimybių skaičius yra mažesnis (2 lentelė). Naudodami BEB analizę, nustatėme, kad keliose vietose visoje baktericidinio baltymo LBP-BPI domene buvo atlikta teigiama atranka su didele 95 procentų tikimybe. Taip buvo visose svetainėse. Svetainės buvo išsklaidytos visame domene įvairiose vietose. PAML išvados buvo išnagrinėtos naudojant duomenų rinkinį, rastą atrankos serveryje. Šis serveris sugebėjo nustatyti adaptyvią atranką tam tikrose baltymo vietose, o tai leido mums patvirtinti teigiamos atrankos egzistavimą. Pakeitimo koeficientams nustatyti buvo pritaikytas MEC modelis. Rezultatai parodė, kad adaptyvi atranka įvyko keliose BPIFA1 vietose (5 lentelė).

3.3. Rekombinacijos analizė

BPIFA1 genui buvo atlikta rekombinacijos analizė, siekiant rasti galimus evoliucinius ryšius tarp genų. Tyrimas atskleidė tris rekombinacijos įvykius. Kiekviena rekombinacijos seka, įskaitant pagrindinius ir nepilnamečius tėvus, kilo iš BPIFA1 geno. Rekombinacijos lūžio taškus nustatėme naudodami GARD analizę. 30.30 modelių per sekundę greičiu GARD patikrino 5120 modelių. 72 874 879 modelių su iki trijų lūžių taškais paieškos erdvę sugeneravo 759 galimi lygiavimo taškai, iš kurių genetinis algoritmas ištyrė tik 0,01 proc. Esant 100 ar didesniam įrodymų koeficientui, pirmenybė buvo teikiama kelių medžių modeliui, o ne vieno medžio modeliui, o tai rodo, kad bent vienas iš lūžio taškų atspindėjo topologinį neatitikimą. Tai buvo patvirtinta palyginus geriausiai tinkančio GARD modelio AICc balus, leidžiančius taikyti kintamą topologiją segmentuose (37 996,2), ir modelio, kuris padarė tą patį medį visoms GARD nustatytoms pertvaroms, bet leido skirtingus šakų ilgius. tarp pertvarų. Tiksliau, geriausiai tinkančio GARD modelio AICc balas buvo 37 996,2, o modelio AICc balas buvo 37 996,2. (4 ir 5 pav.).

3.4. Baltymų ir baltymų sąveikos ir ligandų surišimo analizė

Mes naudojome STRING duomenų bazę, norėdami ieškoti baltymų, išreikštų BPIFA1, nustatydami keletą baltymų ir baltymų sąveikos porų. Buvo 13 mazgų ir 35 kraštai, pažymėti baltymais, išreikštais BPIFA1. PPI diagramos kraštai yra linijų tinklai, jungiantys atskirus mazgus (6 pav.). Vidutinė vietinio klasterizacijos koeficiento vertė buvo 0,978. PSI sodrinimo p reikšmė buvo 5,25 × 10–12. PPI tinklas reprezentavo BPIFA1 geno sąveiką su kitais kartu išreikštais imuniniais genais. COX7B2, BPIFB6, BPIFB4, BPIFB2, BPIFB3, PLTP, CETP, BPI, LBP ir ODF2L buvo 10 genų, dalyvaujančių BPIFA1 PPI tinkle (6 pav.).

BPIFB6, BPIFB4, BPIFB2 ir BPIFB3 genai buvo patys reikšmingiausi, nes jie dalyvauja biologiniuose signalizacijos keliuose, kurie atlieka esminį vaidmenį įgimtame imunitete nuo bakterinės infekcijos. Be to, šiuos genus reguliuoja BPIFA1, o tai yra dar viena priežastis, kodėl jie buvo laikomi tokiais reikšmingais (6 lentelė). Molekuliniai keliai yra būtini naikinant invazinius mikrobus per membraną ardantį aktyvumą, kurį sudaro visi susiję baltymai, atliekantys įvairius vaidmenis. Membraną ardantis aktyvumas buvo būtinas norint pašalinti įsibrovusius mikrobus. Du esminiai baltymai tarpininkaujant signalams reaguojant į lipopolisacharidus yra LPS surišantis baltymas (LPSBP) ir baktericidinį pralaidumą didinantis baltymas (BPI). Jie pasižymėjo stipriu giminingumu lipidui A, medžiagai, randamai LPS, ir buvo labai panašūs vienas į kitą. Nepaisant panašių struktūrų, LBP ir BPI atlieka įvairias biologines funkcijas, kurios labai skiriasi viena nuo kitos. Pavyzdžiui, LBP dažnai jungiasi su LPS ir labai palengvina LPS pateikimą CD14 plius ląstelėms, tokioms kaip makrofagai ir monocitai, o BPI slopina ir mažina LPS biologinį aktyvumą. Šie du baltymai yra bakterijose.

Ligandai yra svarbūs komponentai kontroliuojant baltymų ekspresiją ir aktyvumą. Tarpmolekulinės surišimo jėgos, tokios kaip joninės jungtys, vandenilio ryšiai, hidrofobinė sąveika ir Vanderio-Waalso jėgos, prisideda prie ligandų surišimo proceso. Dėl ligandų ir baltymų sąveikos pasikeis baltymo trimatė struktūra. Dėl šių baltymų konformacinės būsenos pokyčių kai kurios baltymo funkcijos gali būti slopinamos arba suaktyvintos. Todėl atlikome baltymų ir ligandų surišimo sąveikos tyrimą, naudodami aminorūgščių fizines ir chemines charakteristikas, kad nustatytų, kurios liekanos sąveikauja su ligandu, o kurios ne. Norėdami tai padaryti, naudojome svetainę (http://crdd.osdd.net/raghava/lpicom, atidaryta 2021 m. spalio 18 d.), kurioje apskaičiuojama likučių, sąveikaujančių su tam tikru ligandu, dalis. Įrodyta, kad pagrindinės liekanos, tokios kaip cisteinas, glicinas, alaninas, lizinas, asparto rūgštis, histidinas, leucinas, valino argininas, triptofanas, serinas, treoninas ir tirozinas, sąveikauja su septyniais ligandais (1BP1, BPH, XE, NEH, CLA, CU ir MG) ir PC1. Palyginti su sąveika su PC1, įkrautos aminorūgštys, ypač nepakeičiamos aminorūgštys, turėjo didesnį pranašumą sąveikaujant su 1BP1, BPH, XE, NEH, CLA, CU ir MG (7 pav.). Su jomis koreliuojančios mažos ir polinės aminorūgštys buvo apibūdintos kiekviename iš trijų ligandų.

Mes naudojome du skirtingus metodus, kad galėtume numatyti papildomas surišimo vietas: pirmasis buvo pagrįstas surišimui būdingų substruktūrų (TM-SITE) palyginimu, o antrasis buvo pagrįstas sekos profilių suderinimu (S-SITE). Šiais metodais buvo įvertintas BPIFA1 baltymas, palyginti su 500 neperteklinių baltymų, kurie buvo sujungti su 814 organinių, sintetinių ir metalo jonų junginių. Pradedant mažos skiriamosios gebos baltymų struktūrų prognozėmis, metodai sėkmingai nustatė BPIFA1 surišimo likučius ir pasiekė vidutinį Matthews koreliacijos koeficientą (MCC), kuris buvo daug didesnis. Be to, metodai atskleidė ligandus, kurie jungiasi su likučiais (7 lentelė).

4. Diskusija

Heterogeniniai fonai siūlo platformas, kuriose populiacijos, kurioms taikoma skirtinga atranka, gali būti suskirstytos į natūraliai pritaikytas subpopuliacijas [44]. Atrankos įtaka genų srautui tarp populiacijų, pavyzdžiui, migracijos ir atrankos pusiausvyra, lemia įgimtos adaptacijos ir nuolatinio skirtumo galimybę. Tai taip pat žinoma kaip migracijos ir atrankos balansas. Yra tendencija, kad vietinis genetinis kintamumas populiacijose homogenizuojasi dėl genų srauto, kai atrankos poveikis yra mažiau reikšmingas nei genų srauto poveikis. Vietoj to, genetiniai variantai gali kauptis ir išlikti konkrečiuose lokusuose, jautriuose stipriai skirtingai atrankai, jei selektyvus slėgis yra didesnis nei integracinė genų srauto jėga [45].

Esant galimiems alternatyviems rezultatams, genų srauto naudą riboja atranka prieš imigrantus, kurių genetinis tinkamumas yra prastas, o tai taip pat atveria kelią vietinei adaptacijai [45, 46]. Turi būti ryšys tarp genų srauto ir atrankos, kad suprastume genų srauto dažnio populiacijų skirtumus [46]. Tokiomis aplinkybėmis atranka lemia, ar populiacija toliau vystosi, ar skiriasi kaip atskira grupė. Empirinis Bayes metodas apskaičiavo LRT kiekvienoje filialo vietoje ir nustatė visas skirtingas vietas, kuriose gali atsirasti įvairi atranka. Remiantis empiriniu Bayes metodu, greitas, nesuvaržytas Bajeso aproksimavimas, taip pat žinomas kaip FUBAR, buvo pritaikytas siekiant nustatyti įvairuojančią atranką, vykstančią BPIFA1 gene. FUBAR leido kodonus skleisti iš vienos vietos į kitą ir iš šakos iki šakos ir buvo naudojamas tiriant adaptacinę evoliuciją, kuri įvyko genų lygiu. MEME metodas buvo panaudotas tiriant adaptyviąją evoliuciją, kuri įvyko genų lygmeniu [25,32,47]. SLAC nustatė epizodinio įvairinimo kodavimo vietas, kurių p reikšmė buvo mažesnė nei 0.01 (1 lentelė).

Šis modelis buvo naudojamas sinoniminiams ir nesinoniminiams pakeitimų rodikliams įvertinti, o kodavimo svetainės, kurių sinonimų pakeitimo rodikliai yra didesni nei nesinoniminiai rodikliai, buvo laikomi vertomis identifikuojant svetaines, kuriose buvo vykdoma įvairinti atranka. MEME buvo gauti BPIFA1 geno kodonų 130, 167, 168, 190, 243, 265 ir 289 didžiausios tikimybės įverčiai (2 lentelė). Remiantis nereikšmingais signalais, šie kodonai nebuvo identifikuoti kaip teigiamai atrinktos vietos, o tai yra dėl epizodinio natūralios atrankos pobūdžio. Natūrali atranka, kuri vyko sporadiškai per trumpus adaptacinės evoliucijos intervalus, buvo užmaskuota dėl dažno gryninimo arba natūralios atrankos. Taigi, atliekant jautrumo testus ir teigiamą atranką, adaptyvios evoliucijos požymių nepavyko rasti [48].

Mes radome septyniolika svetainių, kurios buvo palankiai parinktos naudojant PAML metodą, penkiolika svetainių, kurios buvo pasirinktos naudojant IFEL algoritmą, ir keturios vietos, kurios buvo pasirinktos naudojant FEL algoritmą. Adaptyvusis atrankos slėgis BPIFA1 geno kodonų sekoms buvo apskaičiuotas naudojant MEC modelį. Taip buvo identifikuotos septyniasdešimt keturios aminorūgštys (1 pav.). Buvo naudojamas teigiama atranka pagrįstas evoliucijos modelis, atskleidžiantis skirtumus kodono lygyje (M8). „Selection“ serverio „MrBayes“ programa naudojo MCMC modelį, kad anksčiau nustatytų MAVS geno skirtumus žinduoliuose kodono lygiu [49].

Remiantis MAFFT baltymų derinimo rezultatais, ankstesni tyrimai parodė, kad Ig domenas išlieka MAVS koduojančiose sekose. Šie rezultatai rodo, kad alternatyvūs baltymų jungikliai gryninant pasirinktus regionus yra žalingi, todėl mažai tikėtina, kad jie bus išlaikyti per visą evoliuciją [50, 51]. Kelių evoliucijos kelių vietos buvo nustatytos naudojant kelių parametrų greičio pasiskirstymą, atsitiktinio efekto modelį su 95 procentų pasikliautinuoju intervalu ir reikšmingas Pr [>] reikšmes. Šiuo metodu būtų galima rasti svetaines (3 lentelė). Teigiamos atrankos atveju klasės greičio svoris buvo nustatytas naudojant dvimatį bendrą diskrečiąjį pasiskirstymą kiekvienai kodavimo vietai. MCMC modelio konvergencija buvo įrodyta tuo, kad BPIFA1 užpakaliniai vidutiniai įverčiai buvo artimesni aptariamai redukcijos koeficiento vertei (2 lentelė).

Šios reikšmės svyravo nuo {{0}},95 iki 0,99. Atrankos įvairinimo metu buvo atsižvelgta tik į kodavimo vietas, kurių empirinis Bayes faktorius (EBF) yra didesnis nei 50. Skaičiavimai buvo atlikti naudojant grynąjį efektyvų imties dydį, siekiant nustatyti kiekvienos kodavimo vietos EBF reikšmes, įvertintas naudojant teigiamą atranką. Nustačius genų specifinių atrankos parametrų pasiskirstymą, būtų galima pagerinti aptiktas atrankas daugelyje kodavimo vietų. Teigiamai atrinktos ir identifikuotos kodavimo sritys rodo, kad BPIFA1 genai, kurie šiuo metu yra selektyvi, atrenkami įvairiai. Dėl to kai kurios mutacijos, kurios iš pradžių atrodo neutralios (ir neturi tiesioginio poveikio kūno rengybai), gali būti „leidžiančios“, todėl baltymas gali atlaikyti vėlesnius pokyčius, kurie kitu atveju būtų žalingi ir sukelia fenotipinius skirtumus [52]. Neutralios epistazės mutacijos sudaro pagrindą vėlesnei atrankai ir adaptacijai, kuri pastaruoju metu sulaukė daug dėmesio ir buvo pasiūlyta kaip būdas suderinti neutralius ir atrankos evoliucijos modelius [53].

FWY ir HKR poros pakeitimo rodiklis buvo maždaug 50 proc., DENQ pakeitimo koeficientas buvo 50 proc., o ACGILMPSTV pakeitimo koeficientas buvo 90 proc. PPI tinklas atspindėjo BPIFA1 baltymo sąveiką su kitais kartu išreikštais imuniniais baltymais. COX7B2, BPIFB6, BPIFB4, BPIFB2, BPIFB3, PLTP, CETP, BPI, LBP ir ODF2L buvo dešimt genų, kuriuos nustatėme kaip atsakingus už šias baltymų sąveikas (6 pav.). BPIFB6, BPIFB4, BPIFB2 ir BPIFB3 genai yra patys reikšmingiausi, nes jie dalyvauja biologiniuose signalizacijos keliuose, kurie atlieka esminį vaidmenį įgimtame imunitete nuo bakterinės infekcijos. Be to, šiuos genus reguliuoja BPIFA1, todėl jie yra tokie reikšmingi (6 lentelė). Sąsajose yra konservuotų likučių sankaupos, kurių aminorūgščių sudėtis yra suderinama su sąsajos šerdimi (likučiai su didžiausiu laidojimo pokyčiu po surišimo), ir su konservuota sritimi [54], o karštieji regionai, atsirandantys dėl karštųjų taškų sankaupų, atitinka sandariai supakuotus. ir saugomus regionus.

Taigi, sąsajos patiria evoliucinį spaudimą palaikyti dabartinius ryšius, tuo pačiu išvengiant nepalankios, nespecifinės sąveikos. Tam tikras fizikines ir chemines savybes galima pakeisti, kad sumažėtų tikimybė, kad baltymų ir baltymų sąsajos gali sudaryti disfunkcinę sąveiką [55]. Atlikę tyrimą nustatėme, kad teigiamai atrinktų kodonų, pateiktų 1 lentelėje, reikšmės buvo didesnės nei 1. Tai rodo, kad sinoniminių vietovių kūrimas reikalavo daugiau laiko nei nesinoniminių vietų (dN vietų) kūrimas. Šis naudingas Darvino atrankos poveikis, skatinantis naujus variantus ir didesnį alelinį polimorfizmą, veikia kaip balansuojanti arba gryninanti atranka [56], kuri sukelia struktūrinio baltymo pokyčius ir paveikia signalizacijos kelią [57]. Nors aminorūgščių pakaitalai kilę iš tos pačios giminės, skirtingų rūšių palikuonių pakeitimai gali turėti labai skirtingas pasekmes [56,57]. Tai prieštarauja faktui, kad jų kilmė sutampa su ankstesniais dokumentais. Šiame tyrime pasirinkti BPIFA1 genai suteikia tam tikros informacijos bioanalizei, kuria siekiama atrinkti genus pagal evoliucijos laiko skalę nuo naujausių iki ilgesnių laikotarpių.

Be to, pagrindinis evoliucinis mechanizmas, kuris buvo atskleistas atlikus naujausius tyrimus, gali būti nepakankamas, nes genome nėra daugelio baltymų struktūrinių ir funkcinių savybių. Baltymus koduojančių genų evoliucija ir adaptacija Drosophila melanogaster buvo nuodugniai ištirta, siekiant nustatyti svarbiausius evoliucijos ir adaptacijos veiksnius baltymus koduojančių genų lygiu. Tai buvo atlikta lyginant D. melanogaster su artimai susijusiomis rūšimis ir jų populiacijomis. Mūsų komanda atliko didelio masto bioinformatikos ir struktūrinės analizės taikymą, kad išsiaiškintų baltymų struktūrines ir funkcines savybes. Vėliau likučius suskirstėme į įvairias struktūrines ir funkcines vietas, naudodami savo kategorizavimo sistemą. Sekos evoliucijos ir prisitaikymo greitis buvo lyginamas įvairiuose baltymuose ir vietose, o tai leido nustatyti adaptacijos taškus visame genome. Be to, buvo įrodyta, kad greitai prisitaikantys baltymai sąveikauja vienas su kitu greičiu, kuris yra didesnis nei būtų galima numatyti atsitiktinai; šis atradimas rodo, kad koadaptacija greičiausiai yra visur tarp greitai prisitaikančių baltymų.

Dėl jų fizinių ryšių pateikiami mechanizmų, galinčių prisidėti prie koadaptacijos, pavyzdžiai: (1) greitai prisitaikantys baltymai dažnai yra praturtinti panašia chemine veikla ir veikiami panašiu atrankos slėgiu, ir (2) ) greitai prisitaikantys baltymai vystosi kartu. Šiame tyrime buvo parodyti du skirtingi PSI adaptyvios evoliucijos atvejai, todėl autoriai kėlė hipotezę, kad šios fizinės sąveikos galėjo turėti įtakos greitai prisitaikančių baltymų D. melanogaster koadaptacijai. Be to, parodėme, kad koadaptacijos reiškinys gali vykti bendresne prasme nei tik tarp greitai prisitaikančių baltymų. Adaptacijos greitis paprastai yra didesnis baltymuose, kurie sąveikauja su greitai prisitaikančiais baltymais. Atsižvelgiant į tai, kad molekulinės sąveikos vaidina svarbų vaidmenį adaptyvioje evoliucijoje, teisinga numatyti, kad šios sąveikos taip pat gali valdyti koadaptaciją pasauliniu lygmeniu. Buvo teigiama, kad fizinių kontaktų koevoliucija yra mechanizmas, atsakingas už panašius evoliucijos greičius, pastebėtus sąveikaujančiuose baltymuose.

5. Išvados

Mūsų tikslas buvo nustatyti selektyvų slėgį, kuris prisidėjo prie augalų ir žinduolių BPIFA1 sistemos, kurios raiška yra moduliuojama sergant įvairiomis ligomis, vystymosi. BPIFA1 baltymas greitai išsivystė reaguodamas į selektyvų spaudimą žmogaus giminėje, ir mes galėjome tiksliai nustatyti genetinės atrankos veiksnius, kurie lemia jo baktericidinį aktyvumą. Per savo evoliucijos istoriją teigiama atranka galėjo turėti lemiamą vaidmenį gerinant virulentiškumo atsaką į skirtingus dirgiklius, o tai galėtų paaiškinti pastebėtą geno funkcijos stabilumo įvairovę. Mūsų išvados suteikia išsamesnį supratimą apie BPIFA1 genų evoliucijos istoriją, kuri pagerins funkcinę genomikos patogeniškumo analizę biologiniuose procesuose. Tikimasi, kad šios išvados taip pat gali padėti geriau suprasti ligų prevenciją. Be to, šių genų tyrimas gali palengvinti unikalaus metodo, kuris padėtų nustatyti įvairius bakterijų patogenuose esančius virulentiškumo baltymus, sukūrimą. Mūsų išvados leidžia daryti prielaidą, kad apribojimai evoliucinio proceso metu suvaidino pagrindinį vaidmenį formuojant mūsų atradimus. Dėl šių apribojimų mes galėjome nustatyti kai kurias skaitmenines ribas, kai tokias charakteristikas kaip baltymų ilgis susiejome su sudėtingais kompleksais. Unikalios baltymų savybės yra intriguojančios, nes jos gali parodyti neįprastus stresorius arba homeostatinius koregavimus, kurie leido jiems būti ląstelėse. Todėl jie yra perspektyvus pasirinkimas tolesniems tyrimams.

Autoriaus indėlis:

Konceptualizavimas, HIA ir JC; metodika, HIA, MAK, FAK, SI, RWA ir NSP; programinė įranga, HIA, WN, NSP, RWA ir SI; patvirtinimas, MAK, JC, FAK ir HIA; formali analizė, HIA, MAK, FAK, SI, RWA ir NSP; tyrimas, HIA, MAK, FAK, SI, RWA ir NSP; ištekliai, HIA, MAK ir JC; duomenų tvarkymas, HIA, MAK, FAK, SI, RWA ir WN; rašymas – originalaus projekto rengimas, HIA; rašymas – peržiūra ir redagavimas, HIA, SI, RWA, WN ir NSP; vizualizacija, JC ir MAK; priežiūra, MAK, FAK, NSP ir WN Visi autoriai perskaitė ir sutiko su paskelbta rankraščio versija.

Finansavimas:

Šis tyrimas negavo išorės finansavimo.

Institucinės peržiūros tarybos pareiškimas:

Netaikoma.

Informuoto sutikimo pareiškimas:

Netaikoma.

Duomenų prieinamumo pareiškimas:

Visi su šiuo straipsniu susiję duomenys turi būti atvirai prieinami skaitytojams.

Padėkos:

Šis tyrimas buvo paremtas 2022 m. Guangdongo provincijos finansiniu ekologinės miškininkystės statybos projektu.

Interesų konfliktai:

Autoriai pareiškia, kad nėra interesų konflikto.

Nuorodos

1. Li, J.; Xu, P.; Wang, L.; Fengas, M.; Chen, D.; Yu, X; Lu, Y. BPIFB1 molekulinė biologija ir jos pažanga sergant ligomis. Ann. Vertimas Med. 2020, 8, 651. [CrossRef] [PubMed] 2. Saferali, A.; Tangas, kintamoji srovė; Strug, LJ; Quon, BS; Zlosnikas, J.; Sandfordas, AJ; Turvey, SE Cistinės fibrozės modifikatoriaus geno BPIFA1 imunomoduliacinė funkcija. PLoS ONE 2020, 15, e0227067. [CrossRef] [PubMed]

3. Nam, B.-H.; Moon, J.-Y.; Parkas, E.-H.; Kim, Y.-O.; Kim, D.-G.; Kongas, HJ; Kim, W.-J.; Jee, YJ; An, CM; Parkas, NG; ir kt. Antimikrobinis peptidų, gautų iš alyvmedžių plekšnių lipopolisacharidą surišančio baltymo/baktericidinį pralaidumą didinančio baltymo (LBP/BPI), aktyvumas. Kovas Narkotikai, 2014, 12, 5240–5257. [CrossRef] [PubMed]

4. Kirschning, CJ; Au-Young, J.; Šviestuvai, N.; Reuter, D.; Pfeilas, D.; Seilhameris, JJ; Schumann, RR Panaši lipopolisacharidą surišančio baltymo (LBP) ir fosfolipidų pernešimo baltymo (PLTP) genų struktūra rodo bendrą lipidus surišančių baltymų genų šeimą. Genomics 1997, 46, 416–425. [CrossRef] [PubMed]

5. Balakrišnanas, A.; Marathe, SA; Joglekaras, M.; Chakraborty, D. Baktericidinis / pralaidumą didinantis baltymas: daugialypis baltymas, kurio funkcijos neapsiriboja LPS neutralizavimu. Įgimtas imunitetas. 2012, 19, 339–347. [CrossRef]

6. Raitas, SD; Ramosas, RA; Tobijas, PS; Ulevičius, RJ; Mathison, JC CD14, lipopolisacharido (LPS) ir LPS surišančio baltymo kompleksų receptorius. Mokslas 1990, 249, 1431–1433. [CrossRef]

7. Shao, Y.; Li, C.; Che, Z.; Zhang, P.; Zhang, W.; Duanas, X.; Li, Y. Dviejų lipopolisacharidus surišančių baltymų / baktericidinį pralaidumą didinančių baltymų (LBP / BPI) genų iš jūros agurkų Apostichopus japonicas, turinčių įvairią funkciją moduliuojant ROS gamybą, klonavimas ir apibūdinimas. Dev. Komp. Immunol. 2015, 52, 88–97. [CrossRef]

8. Schaeferis, N.; Li, X.; Seiboldas, MA; Jarjour, NN; Denlingeris, LC; Castro, M.; Coverstone, AM; Teague, WG; Boomer, J.; Bleecker, ER BPIFA1 / SPLUNC1 genetinės variacijos poveikis jo ekspresijai ir funkcijai astmos kvėpavimo takų epitelyje. JCI Insight 2019, 4, e127237. [CrossRef]

9. Britto, CJ; Cohn, L. Baktericidinis / pralaidumą didinantis baltymas, turintis šeimos narį A1 kvėpavimo takų šeimininko apsaugai ir kvėpavimo takų ligoms. Esu. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2015, 52, 525–534. [CrossRef]

10. Musa, M.; Vilsonas, K.; Saulė, L.; Mulay, A.; Bingle, L.; Marriott, HM; LeClair, EE; Bingle, CD Diferencinė BPIFA1 (SPLUNC1) ir BPIFB1 (LPLUNC1) lokalizacija pelių nosies ir burnos ertmėse. Cell Tissue Res. 2012, 350, 455–464. [CrossRef]

11. Tsou, Y.-A.; Tungas, M.-C.; Aleksandras, KA; Chang, W.-D.; Tsai, M.-H.; Chen, H.-L.; Chen, C.-M. BPIFA1 vaidmuo viršutinių kvėpavimo takų mikrobinėse infekcijose ir susijusiose ligose. BioMed Res. Tarpt. 2018, 2018, 2021890. [CrossRef] [PubMed]

12. Čaikauskaitė, R. BPIFA1 Sąveika su bakterijomis ir jų svarba kvėpavimo takų šeimininkų gynybai. Ph.D. Disertacija, Šefildo universitetas, Šefildas, JK, 2018 m.

For more information:1950477648nn@gmail.com