鳥類におけるATP結合カセットサブファミリーGメンバー2遺伝子サブファミリーとそのパラログの分子進化

Molecular evolution of the ATP-binding cassette subfamily G member 2 gene subfamily and its paralogs in birds.

• Shengchao Ma
• Hehe Liu
• Wenqiang Sun
• Ahsan Mustafa
• Yang Xi
• Fajun Pu
• Yanying Li
• Chunchun Han
• Lili Bai
• He Hua

抄録

背景:

ＡＴＰ結合カセット（ＡＢＣ）トランスポーターは、内因性または外因性の様々な物質の積極的な輸送に関与しており、ＡＢＣＧ２遺伝子ファミリーは、ＡＢＣＧ２遺伝子とＡＢＣＧ２遺伝子ファミリーの２つのサブファミリーに分かれている。鳥類では2つのABCG2遺伝子サブファミリーが同定されている。ABCG2とABCG2様遺伝子の詳細な比較研究は、その進化の歴史を分子レベルで理解し、鳥類におけるABCG2とABCG2様遺伝子の特定の機能を研究するための理論的な参考となる。

BACKGROUND: ATP-binding cassette (ABC) transporters are involved in the active transportation of various endogenous or exogenous substances. Two ABCG2 gene subfamily members have been identified in birds. A detailed comparative study of the ABCG2 and ABCG2-like genes aid our understanding of their evolutionary history at the molecular level and provide a theoretical reference for studying the specific functions of ABCG2 and ABCG2-like genes in birds.

結果:

私たちは、鳥類41羽のゲノムから77個のABCG2/ABCG2様遺伝子の配列を初めて同定しました。さらに解析した結果、ABCG2とABCG2様遺伝子の核酸配列とアミノ酸配列は、鳥類では高度に保存されており、高い相同性を示していた。しかし、ABCG2 と ABCG2-like のアミノ酸配列の間には、N 末端構造に有意な差が認められた。選択的圧力解析により、ABCG2とABCG2様遺伝子は鳥類の進化の過程で精製選択の影響を受けていることが明らかになった。

RESULTS: We first identified 77 ABCG2/ABCG2-like gene sequences in the genomes of 41 birds. Further analysis showed that both the nucleic acid and amino acid sequences of ABCG2 and ABCG2-like genes were highly conserved and exhibited high homology in birds. However, significant differences in the N-terminal structure were found between the ABCG2 and ABCG2-like amino acid sequences. A selective pressure analysis showed that the ABCG2 and ABCG2-like genes were affected by purifying selection during the process of bird evolution.

結論:

私たちは、鳥類の祖先の4番染色体上にABCG2遺伝子のサブファミリーが複数存在すると考えています。進化の長い過程で、鳥類ではABCG2遺伝子のみが4番染色体上に保持されていましたが、6番染色体上のABCG2様遺伝子は、鳥類の祖先が4番染色体上に存在していた可能性があります。6番染色体上のABCG2様遺伝子は、染色体の複製や融合によって生まれた可能性があります。ABCG2タンパク質のN末端とABCG2様タンパク質のN末端の構造の違いは、対応する遺伝子間の機能的な違いにつながる可能性がある。

CONCLUSIONS: We believe that multiple members of the ABCG2 gene subfamily exist on chromosome 4 in the ancestors of birds. Over the long course of evolution, only the ABCG2 gene was retained on chromosome 4 in birds. The ABCG2-like gene on chromosome 6 might have originated from chromosome replication or fusion. The structural differences between the N terminus of ABCG2 protein and those of ABCG2-like proteins might lead to functional differences between the corresponding genes.