Sutemizuvchilarning tug'ma immun javoblarini tartibga soluvchi bakteritsid/o'tkazuvchanlikni oshiruvchi oqsilning (BPIFA1) molekulyar evolyutsiyasi 2-qism

3. Natijalar

Sutemizuvchilar genomida kodlangan BPIFA1 oqsil ketma-ketligi adaptiv tanlov va evolyutsiya rolini aniqlash uchun o'rganildi. BPIFA1 oqsili bakteriyalar va zamburug'lar tomonidan mikrobial infektsiyalarga qarshi tug'ma signalizatsiyaning asosiy vositachisi hisoblanadi. Ketma-ketliklar MSA yordamida birlashtirilgandan so'ng, ular Bayes filogenetik daraxtlarini yaratish va qo'shimcha tekshiruvdan o'tish uchun ishlatilgan. Hujayra ichidagi signal kaskadlarini boshlash uchun tegishli sutemizuvchilar turlarida aniqlangan va ishlaydigan (LBP-BPI) domeniga ega bo'lgan genlar to'plamini faollashtirish kerak. Surfaktant fosfolipid dipalmitoilfosfatidilkolin (DPPC) uchun bu lipidni bog'lovchi domen juda yuqori selektivlikka ega. Yuqori nafas yo'llarining tug'ma immun tizimi ko'p sonli genetik signallarga javoban faollashadi, masalan, sinonim bo'lmagan almashtirish tezligi, sezilarli gomologik gaplotiplar va BPIFA1 oqsillarida genetik o'zgarishlarning yo'qligi, bu oqsillarning mavjudligi ijobiy bo'lganligini ko'rsatadi. tanlash.

Lipidlarni bog'lash sohasi (LBD) ko'plab oqsillarni o'z ichiga olgan strukturaviy domen bo'lib, oqsillarning funktsiyasini yoki lokalizatsiyasini tartibga solish uchun ba'zi o'ziga xos lipid molekulalarini bog'lashi mumkin.

Bir qator tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, lipidlarni bog'laydigan domenlar immunitetga ta'sir qilishi mumkin. Masalan, taloq va limfa tugunlari kabi ba'zi ikkilamchi limfoid organlarda S1P (sfingolipid{2}}fosfat) deb ataladigan lipid molekulasi lipidlarni bog'laydigan domenlar bilan o'zaro ta'sir qilish orqali T hujayralari va B hujayralarining ko'chishi va migratsiyasini tartibga soladi. saqlab qolish. Bundan tashqari, TLR4, TLR7 va TLR8 kabi ba'zi muhim immun hujayra yuzasi retseptorlari turli xil lipid molekulalarini bog'lashi va immun hujayralarining faollashishi va javobini tartibga soluvchi lipidlarni bog'lovchi domenlarni o'z ichiga oladi.

Shu sababli, lipidlarni bog'lovchi domenlar va immunitet o'rtasida ma'lum bir bog'liqlik mavjud bo'lib, u ham lipidlarni bog'lovchi domenlar tomonidan immun javoblarni tartibga solishni o'rganish uchun yangi g'oyalarni beradi. Ko'rinib turibdiki, biz viruslarga qarshi turish uchun immunitetimizni oshirishimiz kerak. Cistanche immunitetni sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Cistanche shuningdek, virusga qarshi va saratonga qarshi ta'sirga ega, bu immunitet tizimining kurashish qobiliyatini kuchaytirishi va tananing immunitetini yaxshilashi mumkin.

Cistanchening sog'liq uchun foydalari tugmasini bosing

3.1. BPIFA1 genining molekulyar evolyutsiyasi

Ushbu ishda biz BPIFA1 genida sutemizuvchilar genomidagi adaptiv evolyutsiya davrida asta-sekin zaifdan kuchli tanlov signallarigacha bo'lgan moslashish belgilarini qidirdik. Adaptiv evolyutsiyaga uchragan BPIFA1 genidagi kodonlarning odatiy foizi aniqlandi. Har bir kodlash ketma-ketligi uchun bir xil protseduradan so'ng biz barcha filiallar bo'ylab ijobiy tanlangan kodonlarning o'rtacha ulushini hisoblab chiqdik. BPIFA1 filogeniyasining sinchkovlik bilan tanlangan test shoxlarida BUSTED va sinonimik tezlik o'zgarishidan foydalanib, biz genlar bo'ylab epizodik diversifikatsiya qiluvchi tanlov izlarini aniqladik. Natijada, biz divergent tanlov uchta ko'rib chiqilgan nasl chizig'i bo'ylab sodir bo'lgan degan xulosaga keldik. Sinonimik tezlik o'zgarishidan foydalanib, biz BPIFA1 filogeniyasining test shoxlarida gen bo'ylab epizodik diversifikatsiya qiluvchi tanlovni kuzatdik. Bunga erishish uchun gen bo'yicha epizodik diversifikatsiya qiluvchi tanlov ishlatilgan (LRT). Ikkita test shoxlari tanlovni diversifikatsiya qilishning dalillarini ko'rsatdi, bu sayt ushbu turdagi evolyutsiyaga duchor bo'lganligini ko'rsatdi (1-rasm).

Barcha saytlar va avlodlar bo'yicha BPIFA1 uchun o'rtacha dN/dS nisbati birdan katta edi. Natijada, ijobiy tanlov imzolarini aniqlash uchun ushbu protein ustida tadqiqotlar o'tkazildi. Protein aminokislotalarning saqlanib qolgan tuzilishiga ega ekanligi aniqlandi, bu esa uni tozalashga imkon beradi va uning omega qiymati 1 dan katta edi. Ushbu oqsilda log-ehtimollik testi o'tkazildi, uning barcha joylari tahlil qilindi va almashtirish darajasi hisoblab chiqilgan. Ijobiy tanlov sodir bo'lgan yoki yo'qligini baholash uchun biz uch xil ehtimollik modellaridan foydalandik: M0 va M3, M1 va M2 va M7 va M8. M1 va M2 ostidagi parametr baholari solishtirildi va bu oqsillar uchun M2 qiymati ijobiy ekanligi aniqlandi. Ijobiy tanlangan saytlar foizlari uchta model uchun ahamiyatli bo'lib, qiymatlari mos ravishda 422.86, 64,5 va 93,63 (1-jadval).

Ijobiy tanlov natijalarini qo'llab-quvvatlash uchun qo'shimcha dalillarni taqdim etish uchun biz Mexanik-empirik kombinatsiya modelini Tanlov serveridan foydalangan holda muayyan saytlarga qo'lladik. Ushbu jarayon davomida biz evolyutsiya jarayonida turli nuqtalarda selektiv bosimga duchor bo'lgan bir nechta saytlar aniqlanganligini aniqladik (1-rasm). Shu sababli, biz bu genning evolyutsion tarzda saqlanib qolgan darajasini taxmin qilishimiz mumkin edi. Biz ijobiy tanlangan joylarning aksariyati sut emizuvchilar toifasida saqlanib qolganligini aniqladik. Buning sababi, neyron tarmog'i algoritmida ijobiy tanlash uchun ishlatiladigan signallarning ko'pchiligi saqlanib qolgan aminokislotalar hisobiga to'g'ri keldi (2-jadval).

Kodon modelini tanlash usuli 9113 xil modelni baholadi. Eng yaxshi model (log(L)=−18,910, mBIC=39,340.92) uchta stavkani o‘z ichiga olgan va eng aniq bo‘lgan. Ushbu model yordamida 1-jadvalda ko'rsatilganidek, barcha sinonim bo'lmagan almashtirishlar bir xil tezlikda sodir bo'lgan yagona tarif modeliga nisbatan 218,66 log(L) va 398,33 mBIC ball yaxshilanishiga erishildi. Ishonchli to'plamdagi har bir model eng yaxshi modelga nisbatan kamida 0,01 dalil nisbati, ya'ni u eng yaxshi modelning 9,21 mBIC birliklari ichida yoki ekvivalenti, eng yaxshi modelga nisbatan kamida 0,01 dalil nisbatiga ega ekanligini anglatadi. Modelning o'rtacha qiymati ushbu modellar to'plamidagi o'zgarish tezligini taxmin qildi (2-rasm). BPIFA1 oqsilidagi aminokislotalarning joylashuvi bo'yicha evolyutsion tanlov namunasi, shuningdek, kodon modelini tanlash tahlili yordamida baholandi, bu aminokislotalar joylarini almashtirish oqsillardagi adaptiv evolyutsiya jarayonida sodir bo'lganligini ko'rsatdi. Biz oqsillarning asosiy aminokislota pozitsiyalari o'zgaruvchan almashtirish nisbati tufayli adaptiv evolyutsiyani ko'rsatganligini aniqladik. BPIFA1 dagi aminokislota joylarining taqsimlanishiga asoslanib, maksimal almashtirish darajasi taxminan 1,19 ni, eng pasti esa 14 ni tashkil etdi (2-rasm).

Oqsilning fiziologik ahamiyatga ega bo'lgan hududlarini aniqlash oqsildagi sinonimik (Ks) va sinonim bo'lmagan (Ka) almashish chastotasini qarama-qarshi qo'yish orqali amalga oshirilishi mumkin. Bu tozalovchi seleksiya va mahalliylashtirilgan ijobiy darvin tanlovi mavjudligi haqida xulosa qilish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Biz Selecton v. 2.2 dan (http://selection-bio info-tau.ac.il orqali kirish mumkin, 2021-yil 29-sentabrda kirish mumkin) har bir sayt uchun Ka va Ks (u) nisbatini avtomatik hisoblaydigan veb-serverdan foydalandik. oqsil. Turli xil ranglar tanlovning har xil turlarini (ijobiy tanlov, tozalash tanlovi va tanlovsiz) ifodalaydi va har bir saytda ushbu nisbatni grafik tarzda ko'rsatish uchun ishlatiladi. Tanlash modeli - bu ma'lum bir oqsilning ijobiy tanlovga duchor bo'lish ehtimolini statistik tekshirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan turli evolyutsion farazlar to'plami. U grafik foydalanuvchi interfeysi orqali ishlaydi. Yaqinda yaratilgan mexanik-empirik model aminokislotalarning fizik xususiyatlariga ta'sir ko'rsatdi (3-jadval).

3.2. BPIFA1 genining adaptiv tanlovi

Turli xil sutemizuvchilar turlarining o'z muhitlariga moslashganlik darajasini aniqlash uchun biz 34 turning har biridan BPIFA1 genining kodlash ketma-ketligini bir nechta tekislashdan foydalandik. Ushbu testlar alohida yoki kombinatsiyalangan holda qo'llanilishi mumkin. Sinovlarning eng keng tarqalgan turi filial testi sifatida tanilgan. Umurtqali hayvonlar turlarining evolyutsiyasi jarayonida alohida nasllarni tanlab olish tanlanish bosimi ostida bo'lgan alohida nasllarni tan olish uchun ishlatilgan. Har bir filogenetik guruh uchun nasl-nasabga xos tanlov ehtimolliklari moslashuvchan filial-sayt tasodifiy ta'sir ehtimoli (aBS-REL) modeli yordamida hisoblab chiqilgan. Bundan tashqari, aBS-REL texnikasi evolyutsiya tarixining turli davrlarida qaysi nasllarning moslashuvchan tanlovga duchor bo'lganligini aniqlash uchun har bir genni ajratish uchun ishlatilgan.

Sutemizuvchilar nasl-nasabiga qo'llanganda, aBS-REL modeli BUSTED tomonidan bashorat qilingan genlar ijobiy tanlov ostida ekanligini tasdiqladi. Sutemizuvchilar nasl-nasabidagi BPIFA1 genlariga selektiv bosim ta'sir qilishini ko'rsatadigan natijalarimiz ikkala farazning mos kelishini ko'rsatdi (4-jadval). BPIFA1 genining filogeniyasida sakkizta shoxchada epizodik diversifikatsiya qiluvchi tanlovning dalillari mavjud edi. Topilmalarning ahamiyati ko'plab boshqa testlar natijalari ko'rib chiqilgandan so'ng amalga oshirilgan Ehtimollik nisbati testi (p > 0.05) yordamida baholandi (3-rasm). Hammasi bo'lib, tanlovni diversifikatsiya qilish uchun ushbu maxsus testdan 63 ta alohida chiziq qo'yildi. Bir nechta testlar o'tkazildi va topilmalarning ahamiyati p-qiymati chegarasi 0,05 bo'lgan ehtimollik nisbati testini qo'llash orqali aniqlandi.

Ushbu jadval modellarning ma'lumotlarga mos kelishining statistik xulosasini bildiradi. MG94xREV bazaviy modeli MG94xREV bazaviy modeliga ishora qiladi, u har bir filial uchun bitta ō tarif toifasini nazarda tutadi. To'liq moslashuvchan model adaptiv aBS-REL modeliga tegishli bo'lib, u har bir filial uchun optimallashtirilgan ō tarif toifalarini nazarda tutadi.

Evolyutsiya jarayonida biz ijobiy tanlov belgilarini aniqlash uchun SLAC, FUBAR, MEME va FEL usullarini qo'llash orqali omega qiymatlarini o'rganib chiqdik (5-jadval). Bizning topilmalarga ko'ra, sutemizuvchilar sinfidagi BPIFA1 geni ijobiy evolyutsion tanlovga duchor bo'lgan. Biz Bayes usuli yordamida genomning qaysi hududlari selektiv bosimga duchor bo'lganligini aniqlashimiz mumkin edi. Ushbu uslub har bir kodon uchun posterior ehtimollikni aniqlashni o'z ichiga oladi. Imkoniyatlari ko'proq bo'lgan saytlar ko'proq diversifikatsiyalangan tanlovdan o'tgan, bu esa ehtimollik soni kamroq bo'lgan saytlarga qaraganda sinonim bo'lmagan va sinonimik almashtirishning yuqori ko'rsatkichlariga olib keladi (2-jadval). BEB tahlilidan foydalanib, biz bakteritsid oqsilining LBP-BPI domeni bo'ylab bir nechta joylar 95 foiz yuqori orqa ehtimoli bilan ijobiy tanlovga duchor bo'lganligini aniqladik. Bu barcha saytlar uchun shunday edi. Saytlar domen bo'ylab turli joylarda tarqalgan. PAML natijalari Tanlov serverida topilgan ma'lumotlar to'plamidan foydalangan holda tekshirildi. Ushbu server oqsilning ma'lum joylarida adaptiv tanlovni aniqlay oldi, bu bizga ijobiy tanlov mavjudligini tasdiqlash imkonini berdi. O'zgartirish stavkalarini aniqlash uchun MEC modeli qo'llaniladi. Topilmalar BPIFA1 ning bir nechta joylarida moslashuvchan tanlov sodir bo'lganligini ko'rsatdi (5-jadval).

3.3. Rekombinatsiya tahlili

BPIFA1 geni uchun genlar orasidagi potentsial evolyutsion aloqalarni topish uchun rekombinatsiya tahlili o'tkazildi. Tadqiqot uchta rekombinatsiya hodisasini aniqladi. Har bir rekombinatsiya ketma-ketligi, shu jumladan asosiy va kichik ota-onalar, BPIFA1 genidan kelib chiqqan. GARD tahlili yordamida rekombinatsiyaning to'xtash nuqtalarini aniqladik. GARD soniyasiga 30.30 model tezligida 5120 ta modelni tekshirdi. Uchtagacha to'xtash nuqtasi bo'lgan 72 874 879 ta modelni qidirish maydoni hizalanishning 759 ta mumkin bo'lgan to'xtash nuqtasi tomonidan yaratilgan bo'lib, genetik algoritm faqat 0,01 foizini tekshirgan. Dalillar nisbati 100 yoki undan yuqori bo'lgan holda, ko'p daraxtli model bitta daraxtli modeldan afzalroq bo'ldi, bu esa to'xtash nuqtalaridan kamida bittasi topologik nomuvofiqlikni aks ettirganligini ko'rsatadi. Bu segmentlar bo'ylab o'zgaruvchan topologiyalarni (37,996.2) va GARD tomonidan aniqlangan barcha bo'limlar uchun bir xil daraxtni qabul qilgan, ammo turli xil filial uzunliklariga ruxsat beruvchi modelni eng mos keladigan GARD modelining AICc balllarini solishtirish orqali tasdiqlangan. bo'limlar o'rtasida. Xususan, eng mos GARD modelining AICc balli 37 996,2 ni, modelning AICc balli esa 37 996,2 ni tashkil qildi. (4 va 5-rasmlar).

3.4. Protein-oqsil o'zaro ta'siri va ligandlarni bog'lash tahlili

Biz STRING ma'lumotlar bazasidan BPIFA1 bilan ifodalangan oqsillarni qidirish uchun foydalandik, bir necha juft oqsil-oqsil o'zaro ta'sirini aniqladik. BPIFA1 bilan ifodalangan oqsillar bilan belgilangan 13 ta tugun va 35 ta qirralar mavjud edi. PPI diagrammasining qirralari alohida tugunlarni bog'laydigan chiziqli tarmoqlardir (6-rasm). O'rtacha mahalliy klasterlash koeffitsienti qiymati 0,978 edi. PPI boyitish 5,25 × 10−12 p-qiymatiga ega edi. PPI tarmog'i BPIFA1 genining boshqa birgalikda ifodalangan immun genlari bilan o'zaro ta'sirini ifodalaydi. COX7B2, BPIFB6, BPIFB4, BPIFB2, BPIFB3, PLTP, CETP, BPI, LBP va ODF2L BPIFA1 ning PPI tarmog'ida ishtirok etgan 10 ta gen edi (6-rasm).

BPIFB6, BPIFB4, BPIFB2 va BPIFB3 genlari eng muhimi edi, chunki ular bakterial infektsiyaga qarshi tug'ma immunitetda muhim rol o'ynaydigan biologik signalizatsiya yo'llarida ishtirok etadilar. Bundan tashqari, bu genlar BPIFA1 tomonidan yuqori tartibga solinadi, bu ularning juda muhim deb hisoblanishining yana bir sababidir (6-jadval). Molekulyar yo'llar turli xil rollarga ega bo'lgan barcha tegishli oqsillardan tashkil topgan membranani buzuvchi faollik orqali bostirib kiruvchi mikroblarni yo'q qilishda muhim ahamiyatga ega. Membranani buzuvchi faoliyat invaziv mikroblarni yo'q qilish uchun zarur edi. Lipopolisaxaridlarga javob signallari vositachiligida ikkita muhim oqsil LPS-bog'laydigan oqsil (LPSBP) va bakteritsid o'tkazuvchanligini oshiruvchi oqsil (BPI) ni o'z ichiga oladi. Ular LPS tarkibida mavjud bo'lgan lipid A ga kuchli yaqinlik ko'rsatdi va bir-biriga juda o'xshash edi. O'xshash tuzilmalarga ega bo'lishiga qaramay, LBP va BPI bir-biridan aniq farq qiladigan turli xil biologik funktsiyalarni bajaradi. Masalan, LBP tez-tez LPS bilan bog'lanadi va LPS ning makrofaglar va monositlar kabi CD14 plyus hujayralariga taqdim etilishini sezilarli darajada osonlashtiradi, BPI esa LPS ning bioaktivligini inhibe qiladi va kamaytiradi. Bu ikki oqsil ham bakteriyalarda mavjud.

Ligandlar oqsillarni ifodalash va faolligini nazorat qilish jarayonida muhim komponentlardir. Ligandlarni bog'lash jarayoniga molekulalararo bog'lanish kuchlari, masalan, ion aloqalari, vodorod aloqalari, hidrofobik o'zaro ta'sir va Vander-Vaals kuchlari hissa qo'shadi. Ligandlar va oqsillar o'rtasidagi o'zaro ta'sir tufayli oqsilning uch o'lchovli tuzilishi o'zgaradi. Proteinning konformatsion holatidagi bunday o'zgarishlar tufayli oqsilning ba'zi funktsiyalari inhibe qilinishi yoki faollashishi mumkin. Shuning uchun, qaysi qoldiqlar ligand bilan o'zaro ta'sir qilishini va qaysi biri yo'qligini aniqlash uchun aminokislotalarning fizik-kimyoviy xususiyatlaridan foydalangan holda oqsil-ligand bog'lovchi o'zaro ta'sirini o'rgandik. Buni amalga oshirish uchun biz veb-saytdan (http://crdd.osdd.net/raghava/lpicom, 2021-yil 18-oktabrda kirilgan) foydalandik, u berilgan ligand bilan oʻzaro taʼsir qiluvchi qoldiqlar ulushini hisoblab chiqadi. Sistein, glitsin, alanin, lizin, aspartik kislota, histidin, leysin, valin arginin, triptofan, serin, treonin va tirozin kabi asosiy qoldiqlar yetti ligand (1BP1, BPH, XE, NEH, CLA, CU, va MG) va PC1. PC1 bilan o'zaro ta'sir qilish bilan solishtirganda, zaryadlangan aminokislotalar, ayniqsa muhim aminokislotalar 1BP1, BPH, XE, NEH, CLA, CU va MG bilan o'zaro ta'sirlashganda katta afzalliklarga ega edi (7-rasm). Ular bilan bog'liq bo'lgan kichik va qutbli aminokislotalar uchta ligandning har birida tavsiflangan.

Biz bir-birini to'ldiruvchi bog'lanish joylari bo'yicha bashorat qilish uchun ikkita alohida yondashuvdan foydalandik: birinchisi, bog'lanishga xos bo'lgan pastki tuzilmalarni (TM-SITE) solishtirishga asoslangan edi, ikkinchisi esa ketma-ketlik profillarini (S-SITE) moslashtirishga asoslangan edi. Ushbu usullar BPIFA1 oqsilini 814 ta organik, sintetik va metall ion birikmalari bilan birlashtirilgan 500 ta ortiqcha bo'lmagan oqsillarga nisbatan baholadi. Past aniqlikdagi oqsil tuzilmalarini bashorat qilishdan boshlab, yondashuvlar BPIFA1 ning bog'lanish qoldiqlarini muvaffaqiyatli aniqladi va o'rtacha Matthews korrelyatsiya koeffitsientiga (MCC) erishdi, bu esa ancha yuqori. Bundan tashqari, usullar qoldiqlar bilan bog'laydigan ligandlarni aniqladi (7-jadval).

4. Munozara

Heterojen fonlar turli xil tanlovdan o'tadigan populyatsiyalarni mahalliy moslashtirilgan subpopulyatsiyalarga ajratish mumkin bo'lgan platformalarni taklif qiladi [44]. Selektsiyaning populyatsiyalar o'rtasidagi genlar oqimiga ta'siri, masalan, migratsiya-tanlash balansi, tug'ma moslashish va doimiy divergentsiya imkoniyatini belgilaydi. Bu migratsiya-tanlov balansi sifatida ham tanilgan. Selektsiya ta'siri gen oqimining ta'siridan kamroq ahamiyatga ega bo'lsa, genlar oqimi tufayli populyatsiyalar ichidagi mahalliy genetik o'zgaruvchanlikning bir hil holga kelishi tendentsiyasi mavjud. Buning o'rniga, selektiv bosim gen oqimining integral kuchidan kattaroq bo'lsa, genetik variantlar to'planishi va kuchli divergent tanlovga moyil bo'lgan o'ziga xos lokuslarda saqlanishi mumkin [45].

Mumkin bo'lgan muqobil natijada genlar oqimining afzalliklari zaif genetik moslashuvga ega bo'lgan immigrantlarga qarshi tanlov bilan cheklanadi, bu ham mahalliy moslashishga yo'l ochadi [45,46]. Gen oqimining chastotasidagi populyatsiya farqlarini tushunish uchun gen oqimi va tanlov o'rtasida bog'liqlik bo'lishi kerak [46]. Bunday sharoitda tanlash populyatsiyaning alohida guruh sifatida rivojlanishda davom etishini yoki ajralib turishini aniqlaydi. Empirik Bayes yondashuvi har bir filialda LRT ni hisoblab chiqdi va diversifikatsiyalangan tanlov sodir bo'lishi mumkin bo'lgan barcha turli joylarni joylashtirdi. Empirik Bayes yondashuviga asoslanib, BPIFA1 genida yuzaga keladigan diversifikatsiya qiluvchi tanlovni aniqlash uchun FUBAR nomi bilan ham tanilgan Tez, cheklanmagan Bayes yondashuvi qo'llanildi. FUBAR kodonlarning saytdan saytga va filialdan filialga tarqalishiga imkon berdi va gen darajasida sodir bo'lgan adaptiv evolyutsiyani o'rganish uchun foydalanildi. MEME usuli gen darajasida sodir bo'lgan adaptiv evolyutsiyani tekshirish uchun ishlatilgan [25,32,47]. Epizodik diversifikatsiya qiluvchi kodlash saytlari SLAC tomonidan p-qiymati 0.01 dan kam bo'lgan holda topildi (1-jadval).

Ushbu model sinonimik va sinonimik bo'lmagan almashtirish stavkalarini baholash uchun ishlatilgan va sinonimik bo'lmagan stavkadan kattaroq yoki unga teng bo'lgan kodlash saytlari diversifikatsiya qilinadigan tanlovdan o'tayotgan saytlarni aniqlash uchun e'tiborga loyiq deb topildi. MEMEda BPIFA1 genining 130, 167, 168, 190, 243, 265 va 289 kodonlari uchun maksimal ehtimollik taxminlari olindi (2-jadval). Ularning ahamiyatsiz signallariga asoslanib, bu kodonlar ijobiy tanlangan joylar sifatida aniqlanmagan, bu tabiiy tanlanishning epizodik xususiyati bilan bog'liq. Moslashuvchan evolyutsiyaning qisqa vaqt oralig'ida vaqti-vaqti bilan sodir bo'lgan tabiiy tanlanish tozalovchi yoki tabiiy tanlanishning tez-tez sodir bo'lishi bilan niqoblangan. Shunday qilib, sezgirlik testi va ijobiy tanlov orqali adaptiv evolyutsiya belgilari topilmadi [48].

Biz PAML usulidan foydalangan holda ijobiy tanlangan o'n yettita saytni, IFEL algoritmi yordamida tanlangan o'n beshta saytni va FEL algoritmi yordamida tanlangan to'rtta saytni topdik. BPIFA1 genining kodon ketma-ketligidagi adaptiv tanlov bosimi MEC modeli yordamida hisoblangan. Bu etmish to'rtta aminokislotalarni aniqlashga olib keldi (1-rasm). Ijobiy tanlovga asoslangan evolyutsiya modeli qo'llanilib, kodon darajasidagi farqlarni aniqladi (M8). Tanlash serveridagi MrBayes ilovasi ilgari sutemizuvchilardagi MAVS genidagi farqlarni kodon darajasida aniqlash uchun MCMC modelidan foydalangan [49].

MAFFT oqsillarini moslashtirish natijalariga asoslanib, oldingi tadqiqotlar Ig domeni MAVS kodlash ketma-ketligida qolishini ko'rsatdi. Ushbu natijalar tanlangan hududlarni tozalashda muqobil protein kalitlari zararli ekanligini va shuning uchun evolyutsiya davomida saqlanib qolishi dargumon ekanligini ko'rsatadi [50,51]. Ko'p parametrli tezlik taqsimoti, 95% ishonch oralig'iga ega tasodifiy ta'sir modeli va muhim Pr [>] qiymatlari yordamida bir nechta evolyutsiya yo'llari uchun saytlar aniqlandi. Keyinchalik ushbu usul tufayli saytlarni joylashtirish mumkin edi (3-jadval). Ijobiy tanlov bo'lsa, sinf tezligi og'irligi har bir kodlash joyi uchun ikki o'zgaruvchan umumiy diskret taqsimot yordamida aniqlandi. MCMC modelining yaqinlashishi BPIFA1 uchun posterior o'rtacha hisob-kitoblar ko'rib chiqilgan pasayish omili qiymatiga yaqinroq ekanligi aniqlanganligi bilan ko'rsatildi (2-jadval).

Bu qiymatlar {0}}.95 dan 0.99 gacha boʻlgan. Tanlovni diversifikatsiya qilish jarayonida faqat empirik Bayes omili (EBF) qiymatlari 50 dan yuqori bo'lgan kodlash joylari ko'rib chiqildi. Ijobiy tanlov yordamida baholangan har bir kodlash sayti uchun EBF qiymatlarini aniqlash uchun aniq samarali namuna hajmidan foydalangan holda hisob-kitoblar amalga oshirildi. Genga xos tanlov parametrlarining taqsimlanishi haqida xulosa chiqarish ko'p sonli kodlash joylarida aniqlangan tanlovlarni yaxshilashi mumkin. Ijobiy tanlangan va aniqlangan kodlash sohalari hozirda selektiv nasldan o'tayotgan BPIFA1 genlarida tanlovni diversifikatsiya qilishning muhim dalillarini beradi. Natijada, dastlab neytral bo'lib ko'rinadigan (va fitnesga darhol ta'sir qilmaydigan) ba'zi mutatsiyalar "ruxsat beruvchi" bo'lishi mumkin, bu esa oqsilni keyinchalik zararli bo'lishi mumkin bo'lgan va fenotipik farqlarni keltirib chiqaradigan o'zgarishlarga dosh berishga imkon beradi [52]. Epistazdagi neytral mutatsiyalar keyingi seleksiya va moslashuv uchun asos bo'lib xizmat qiladi, bu so'nggi paytlarda ko'pchilikning e'tiborini tortdi va evolyutsiyaning neytral va seleksiya modellarini uyg'unlashtirish usuli sifatida taklif qilindi [53].

FWY va HKR juftligi uchun o'zgartirish darajasi taxminan 50 foizni, DENQ uchun almashtirish darajasi 50 foizni va ACGILMPSTV uchun almashtirish darajasi 90 foizni tashkil etdi. PPI tarmog'i BPIFA1 oqsilining boshqa birgalikda ifodalangan immun oqsillari bilan o'zaro ta'sirini ifodalaydi. COX7B2, BPIFB6, BPIFB4, BPIFB2, BPIFB3, PLTP, CETP, BPI, LBP va ODF2L biz ushbu oqsil o'zaro ta'siri uchun javobgar bo'lgan o'nta gen edi (6-rasm). BPIFB6, BPIFB4, BPIFB2 va BPIFB3 genlari eng muhimi, chunki ular bakterial infektsiyaga qarshi tug'ma immunitetda muhim rol o'ynaydigan biologik signalizatsiya yo'llarida ishtirok etadi. Bundan tashqari, bu genlar BPIFA1 tomonidan yuqori tartibga solinadi, bu ularning juda muhim ekanligining yana bir sababini ta'minlaydi (6-jadval). Interfeyslar interfeys yadrosi (bog'langanda ko'mishning eng katta o'zgarishi bo'lgan qoldiqlar) va saqlanib qolgan hududga [54] mos keluvchi aminokislotalar tarkibiga ega konservatsiyalangan qoldiqlar klasterlarini o'z ichiga oladi va issiq nuqtalarning to'planishi natijasida paydo bo'ladigan issiq hududlar zich o'ralgan joylarga mos keladi. va saqlanib qolgan hududlar.

Shunday qilib, interfeyslar noqulay, o'ziga xos bo'lmagan o'zaro ta'sirlarning oldini olish uchun joriy ulanishlarni saqlab qolish uchun evolyutsion bosim ostida. Protein-oqsil interfeyslari disfunktsional o'zaro ta'sirlarni hosil qilish ehtimolini kamaytirish uchun ma'lum fizik-kimyoviy xususiyatlar o'zgartirilishi mumkin [55]. Tekshiruvimiz natijasida 1-jadvalda keltirilgan ijobiy tanlangan kodonlar uchun qiymatlar 1 dan ortiq ekanligini aniqladik. Bu sinonimik saytlarni ishlab chiqish sinonim bo'lmagan saytlarni (dN saytlarini) ishlab chiqishdan ko'ra ko'proq vaqt talab qilishini ko'rsatadi. Darvin tanlovining yangi o'zgarishlarni va kattaroq allel polimorfizmini rag'batlantiradigan bu foydali ta'siri muvozanatlashtiruvchi yoki tozalovchi tanlov sifatida ishlaydi [56], bu tarkibiy oqsilning o'zgarishiga olib keladi va signalizatsiya yo'liga ta'sir qiladi [57]. Garchi ular bir nasldan kelib chiqqan bo'lsalar ham, turli turlarning avlodlarida aminokislotalarni almashtirish juda boshqacha oqibatlarga olib kelishi mumkin [56,57]. Bu ularning nasl-nasabi oldingi topshiriqlarga to'g'ri kelishidan farq qiladi. Ushbu tadqiqotda tanlangan BPIFA1 genlari bioanaliz uchun ba'zi ma'lumotlarni taqdim etadi, bu esa eng so'nggidan uzoq muddatli davrlargacha bo'lgan evolyutsion vaqt shkalasi asosida genlarni tanlashga qaratilgan.

Bundan tashqari, yaqinda o'tkazilgan tadqiqotlar natijasida ochilgan fundamental evolyutsion mexanizm genomda ko'p miqdordagi oqsillarning tarkibiy va funktsional xususiyatlarining yo'qligi sababli etarli bo'lmasligi mumkin. Drosophila melanogasterdagi oqsil kodlovchi genlarning evolyutsiyasi va moslashuvi oqsil kodlovchi genlar darajasida evolyutsiya va moslashuvning eng muhim determinantlarini aniqlash uchun to'liq tekshirildi. Bunga D. melanogasterni yaqin turlar va ularning populyatsiyalari bilan solishtirish orqali erishildi. Proteinlarning strukturaviy va funktsional xususiyatlarini aniqlash uchun bizning guruhimiz tomonidan bioinformatika va strukturaviy tahlilning keng ko'lamli ilovalari o'tkazildi. Keyinchalik, biz toifalash tizimimizdan foydalanib, qoldiqlarni turli xil strukturaviy va funktsional saytlarga ajratdik. Ketma-ket evolyutsiya va moslashish tezligi turli xil oqsillar va joylar bo'yicha taqqoslandi, bu butun genom bo'ylab moslashish nuqtalarini aniqlash imkonini berdi. Bundan tashqari, tez moslashuvchi oqsillar bir-biri bilan tasodifan bashorat qilinganidan yuqori tezlikda o'zaro ta'sir qilishlari ko'rsatildi; bu kashfiyot shuni ko'rsatadiki, koadaptatsiya tez moslashuvchi oqsillar orasida keng tarqalgan.

Ularning jismoniy bog'lanishlari natijasida, quyida koadaptatsiyaga hissa qo'shish potentsialiga ega bo'lgan mexanizmlarga misollar keltirilgan: (1) tez moslashuvchi oqsillar ko'pincha o'xshash kimyoviy faollikda boyitilganligi va shunga o'xshash tanlov bosimiga duchor bo'lganligi va (2) ) tez moslashuvchi oqsillar birgalikda rivojlanadi. Ushbu tadqiqotda PPIdagi adaptiv evolyutsiyaning ikki xil misoli ko'rsatildi, bu esa mualliflarni ushbu jismoniy o'zaro ta'sirlar D. melanogasterda tez moslashuvchi oqsillarning koadaptatsiyasida rol o'ynagan bo'lishi mumkin degan farazga olib keladi. Bundan tashqari, biz koadaptatsiya hodisasi faqat tez moslashuvchi oqsillar o'rtasida emas, balki umumiy ma'noda sodir bo'lishi mumkinligini ko'rsatdik. Moslashuv tezligi odatda tez moslashuvchi oqsillar bilan o'zaro ta'sir qiluvchi oqsillarda yuqori bo'ladi. Molekulyar o'zaro ta'sirlar adaptiv evolyutsiyada rol o'ynashini hisobga olsak, bu o'zaro ta'sirlar global darajada koadaptatsiyani ham boshqarishi mumkinligini taxmin qilish adolatli. Jismoniy aloqalarning birgalikdagi evolyutsiyasi o'zaro ta'sir qiluvchi oqsillarda kuzatilgan o'xshash evolyutsiya tezligi uchun javob beradigan mexanizm ekanligi taxmin qilingan.

5. Xulosalar

Bizning maqsadimiz o'simlik va sutemizuvchilarning BPIFA1 tizimining rivojlanishiga hissa qo'shgan selektiv bosimlarni aniqlash edi, ularning ifodasi turli xil kasalliklarda modulyatsiya qilinadi. BPIFA1 oqsili inson nasl-nasabidagi selektiv bosimga javoban tez rivojlandi va biz uning bakteritsid faolligini hisobga oladigan genetik tanlov determinantlarini aniqlay oldik. O'zining evolyutsion tarixi davomida ijobiy tanlov turli xil stimullarga virulentlik reaktsiyasini yaxshilashda hal qiluvchi rol o'ynagan bo'lishi mumkin, bu gen funktsiyasining barqarorligida kuzatilgan xilma-xillikni tushuntirishi mumkin edi. Bizning topilmalarimiz BPIFA1 genlarining evolyutsion tarixini yanada to'liqroq tushunish imkonini beradi, bu biologik jarayonlarda patogenlikning funktsional genomik tahlilini kuchaytiradi. Ushbu topilmalar kasallikning oldini olish tushunchasini yaxshilashga yordam berishi kutilmoqda. Bundan tashqari, ushbu genlarni o'rganish bakterial patogenlarda mavjud bo'lgan turli xil virulent oqsillarni aniqlashga yordam beradigan noyob usulni loyihalashni osonlashtirishi mumkin. Bizning topilmalarimiz bizni evolyutsiya jarayonida cheklovlar bizning kashfiyotlarimizni shakllantirishda asosiy rol o'ynagan degan farazga olib keladi. Ushbu cheklashlar natijasida biz murakkab komplekslar bilan oqsil uzunligi kabi xususiyatlarni birlashtirganda ba'zi sonli chegaralarni aniqlay oldik. Oqsillarning o'ziga xos xususiyatlari qiziqtiradi, chunki ular g'ayrioddiy stress omillari yoki ularning hujayralardagi mavjudligini ta'minlagan gomeostatik o'zgarishlarni ko'rsatishi mumkin. Shuning uchun ular keyingi tadqiqotlar uchun istiqbolli tanlovdir.

Muallif hissalari:

Konseptualizatsiya, HIA va JC; metodologiya, HIA, MAK, FAK, SI, RWA va NSP; dasturiy ta'minot, HIA, WN, NSP, RWA va SI; tekshirish, MAK, JC, FAK va HIA; rasmiy tahlil, HIA, MAK, FAK, SI, RWA va NSP; tergov, HIA, MAK, FAK, SI, RWA va NSP; resurslar, HIA, MAK va JC; ma'lumotlar kuratsiyasi, HIA, MAK, FAK, SI, RWA va WN; yozish - asl loyihani tayyorlash, HIA; yozish - ko'rib chiqish va tahrirlash, HIA, SI, RWA, WN va NSP; vizualizatsiya, JC va MAK; nazorat, MAK, FAK, NSP va WN Barcha mualliflar qo'lyozmaning nashr etilgan versiyasini o'qib chiqdilar va rozi bo'ldilar.

Moliyalashtirish:

Ushbu tadqiqot tashqi moliyalashtirilmagan.

Institutsional nazorat kengashi bayonoti:

Qo'llanilmaydigan, qo'llab bo'lmaydigan.

Axborotlangan rozilik bayonoti:

Qo'llanilmaydigan, qo'llab bo'lmaydigan.

Ma'lumotlar mavjudligi to'g'risidagi bayonot:

Ushbu maqolaga tegishli barcha ma'lumotlar o'quvchilar uchun ochiq bo'lishi kerak.

Minnatdorchilik:

Ushbu tadqiqot 2022 yilgi Guangdong provintsiyasining Ekologik o'rmon xo'jaligini qurish uchun maxsus moliyaviy loyihasi tomonidan qo'llab-quvvatlandi.

Manfaatlar to'qnashuvi:

Mualliflar manfaatlar to'qnashuvi yo'qligini e'lon qilmaydi.

Ma'lumotnomalar

1. Li, J.; Xu, P.; Vang, L.; Feng, M.; Chen, D.; Yu, X.; Lu, Y. BPIFB1 ning molekulyar biologiyasi va uning kasallikdagi yutuqlari. Ann. Tarjima. Med. 2020, 8, 651. [CrossRef] [PubMed] 2. Saferali, A.; Tang, AC; Strug, LJ; Quon, BS; Zlosnik, J.; Sandford, AJ; Turvey, SE Kistik fibroz modifikatori BPIFA1 genining immunomodulyatsion funktsiyasi. PLoS ONE 2020, 15, e0227067. [CrossRef] [PubMed]

3. Nam, B.-H.; Oy, J.-Y.; Park, E.-H.; Kim, Y.-O.; Kim, D.-G.; Kong, HJ; Kim, W.-J.; Ji, YJ; An, CM; Park, NG; va boshqalar. Zaytun kambalasidan olingan peptidlarning mikroblarga qarshi faolligi Lipopolisakkaridni bog'lovchi oqsil/bakteritsid o'tkazuvchanligini oshiruvchi oqsil (LBP/BPI). Mart Dorilar 2014, 12, 5240–5257. [CrossRef] [PubMed]

4. Kirshning, CJ; Au-Yang, J.; Lamping, N.; Reuter, D.; Pfeil, D.; Seilhamer, JJ; Schumann, RR Lipopolisakkaridlarni bog'laydigan oqsil (LBP) va fosfolipid o'tkazuvchi oqsil (PLTP) genlarining shunga o'xshash tashkiloti lipidlarni bog'laydigan oqsillarning umumiy gen oilasini taklif qiladi. Genomika 1997, 46, 416–425. [CrossRef] [PubMed]

5. Balakrishnan, A.; Marathe, SA; Joglekar, M.; Chakraborty, D. Bakteritsid / o'tkazuvchanlikni oshiruvchi protein: LPS neytrallashdan tashqari funktsiyalarga ega bo'lgan ko'p qirrali oqsil. Tug'ma immunitet. 2012, 19, 339–347. [CrossRef]

6. Rayt, SD; Ramos, RA; Tobias, PS; Ulevich, RJ; Mathison, JC CD14, lipopolisakkarid (LPS) va LPS bog'lovchi oqsil komplekslari uchun retseptor. Fan 1990, 249, 1431–1433. [CrossRef]

7. Shao, Y.; Li, C.; Che, Z.; Chjan, P.; Chjan V.; Duan, X.; Li, Y. ROS ishlab chiqarishni modulyatsiya qilishda ko'p funktsiyali dengiz bodringidan Apostichopus japonicas dan ikkita lipopolisakkaridni bog'laydigan oqsil / bakteritsid o'tkazuvchanligini oshiruvchi protein (LBP / BPI) genlarini klonlash va tavsiflash. Dev. Comp. Immunol. 2015, 52, 88–97. [CrossRef]

8. Shefer, N.; Li, X.; Seibold, MA; Jarjour, NN; Denlinger, LC; Kastro, M.; Coverstone, AM; Teague, WG; Bumer, J.; Bleecker, ER BPIFA1 / SPLUNC1 genetik o'zgarishining astma havo yo'llari epiteliyasida ifodasi va funktsiyasiga ta'siri. JCI Insight 2019, 4, e127237. [CrossRef]

9. Britto, CJ; Kon, L. Bakteritsid/o'tkazuvchanlikni oshiruvchi oqsil katlami-o'z ichiga olgan oila a'zosi A1 havo yo'li xostlarini himoya qilish va nafas olish kasalliklarida. Am. J. Respir. Hujayra Mol. Biol. 2015, 52, 525–534. [CrossRef]

10. Muso, M.; Uilson, K.; Quyosh, L.; Mulay, A.; Bingl, L.; Marriott, HM; LeClair, EE; Bingle, CD Sichqonlarning burun va og'iz bo'shliqlarida BPIFA1 (SPLUNC1) va BPIFB1 (LPLUNC1) ning differentsial lokalizatsiyasi. Hujayra to'qimalarining Res. 2012, 350, 455–464. [CrossRef]

11. Tsou, Y.-A.; Tung, M.-C.; Aleksandr, KA; Chang, V.-D.; Tsay, M.-H.; Chen, H.-L.; Chen, C.-M. Yuqori nafas yo'llarining mikrobial infektsiyalari va bog'liq kasalliklarda BPIFA1 ning roli. BioMed Res. Int. 2018, 2018, 2021890. [CrossRef] [PubMed]

12. Caikauskaite, R. BPIFA1 bakteriyalar bilan o'zaro ta'siri va ularning havo yo'li xost mudofaasi uchun ahamiyati. Ph.D. Tezis, Sheffild universiteti, Sheffild, Buyuk Britaniya, 2018 yil.

For more information:1950477648nn@gmail.com