邢雪琨(通讯作者)
（新乡医学院生命科学技术学院 河南 新乡 453003）
【摘要】 多数肿瘤细胞都表现出染色体的不稳定。有丝分裂过程中动粒-微管是否正确结合与染色体的稳定性有重要关系。Ndc80复合体由Ndc80，Nuf2，Spc24和Spc25组成，它们在动粒-微管的结合中发挥着关键作用。本文采用生物信息学手段来分析代表真菌、无脊椎动物和脊椎动物的共17种生物的Nuf2基因的分子进化情况，为进一步研究该基因参与染色体分离和肿瘤发生的作用机理提供资料。
【关键词】 染色体；动粒；微管；Ndc80复合体
【中图分类号】R394 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2016）09-0376-03
1994年德国科学家Boveri提出恶性细胞存在遗传不稳定性[1]。随着细胞遗传学与肿瘤病因学研究的不断深入，人们越来越多地认识到染色体不稳定性与肿瘤形成密切相关，特别是实体瘤常表现为染色体的不稳定[2,3]。纺锤体检验点功能失常能导致染色体的不稳定。Ndc80复合体是与纺锤体检验点功能相关的动粒蛋白，由Ndc80，Nuf2，Spc24和Spc25四种蛋白组成[4-6]。Nuf2作为Ndc80复合体的组成部分，可能是动粒-微管形成机制的一部分，涉及有丝分裂和肿瘤发生的重要环节。虽然科学家们针对Ndc80复合体开展了大量的研究，然而对于其作用机制仍不清楚。
本文采用生物信息学手段来分析在不同生物中Nuf2基因的长度多态性、终止密码子多态性、外显子个数变化、氨基酸序列多样性和该基因编码的保守区，并在此基础上建立不同生物Nuf2基因上的进化图谱，初步了解不同生物Nuf2基因的演化关系，为研究该基因参与染色体分离和肿瘤发生的作用机理提供资料。
1.材料与方法
1.1 实验数据
在NCBI中输入“Nuf2”搜索得到多种生物的基因序列，挑选分别代表真菌、无脊椎动物昆虫、脊椎动物鱼、两栖、爬行、鸟和哺乳动物7类生物的粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、果蝇（Drosophila melanogaster）、斑马鱼 (Danio rerio)、亚马逊花鳉（Poecilia formosa）、非洲爪蟾(Xenopus laevis)、海龟(Chelonia mydas)、锦龟(Chrysemys picta)、红喉蜂鸟（Calypte anna）、白领姬鹟（Ficedula albicollis）、原鸡（Gallus gallus）、人(Homo sapiens)、小鼠(Mus museulus)、大鼠(Rattus norvegieus)、牛(Bos taurus)、恒河猴(Macaca mulatta)、家犬（Canis lupus familiaris）等17种不同生物进行Nuf2基因分析。
1.2 实验方法
1.2.1序列长度多态性分析
分析Nuf2基因及其ORF序列，以得到不同生物Nuf2基因长度的变异及序列特征。
1.2.2终止密码子变异分析
统计Nuf2基因的终止密码子变异情况，为研究Nuf2基因转录调控机制提供资料。
1.2.3外显子个数分析
统计Nuf2基因的外显子个数，分析该基因转录的调控情况。
1.2.4氨基酸序列的同源性比对
用DNAMAN软件中的Alignment程序对Nuf2基因编码的氨基酸序列进行同源性比对，并分析其保守区域、构建系统进化树。
2.结果与分析
2.1 序列长度多态性
核酸序列分析表明，Nuf2基因序列变化很大，从果蝇的1290bp到锦龟的2732bp，相差1442bp.但是开放阅读框(open reading frame,ORF)长度相差不大，都在1187-1409bp之间，其中哺乳动物几乎都是1394bp(表1).说明在进化过程中，尽管不同生物所处环境不同，基因调控有较大差异，但是编码序列比较保守，从真菌到脊椎动物变化都比较小。
3.讨论
Nuf2是参与动粒-微管相互作用的Ndc80复合体的成分之一。生物信息学分析表明，Nuf2基因的开放阅读框从真菌到脊椎动物变化都比较小，几乎都在1187～1409之间，其中哺乳动物几乎都是1394bp。生物对终止密码子的选择没有倾向性。Nuf2基因外显子有从少到多的过程，最后趋于有14个外显子。哺乳动物间氨基酸序列高度同源，相似性在3.2％～100％之间。人和恒河猴的同源性达100%。该氨基酸的序列除尾部的30余个氨基酸外，其余的都比较保守。以上研究结果提示Nuf2是一个较为保守的基因，在动粒-微管的连接中发挥了重要作用，它的稳定表达对染色体的稳定性和抑制肿瘤发生起着关键作用。
【参考文献】
[1]Hartwell L. Defects in a cell cycle checkpoint may be responsible for the genomic instability of cancer cells[J]. Cell, 1992, 71(4):543-546.
[2]Venkitaraman AR. Chromosome stability, DNA recombination and the BRCA2 tumour suppressor[J]. Curr Opin Cell Biol, 2001, 13(3):338-343.
[3]Venkitaraman AR. Tumour suppressor mechanisms in the control of chromosome stability: insights from BRCA2[J]. Mol Cells, 2014, 37(2):95-99.
[4]Umbreit NT, Gestaut DR, Tien JF, et al. The Ndc80 kinetochore complex directly modulates microtubule dynamics[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2012, 109(40):16113-16118.
[5]Ciferri C, Pasqualato S, Screpanti E, et al. Implications for kinetochore-microtubule attachment from the structure of an engineered Ndc80 complex[J]. Cell, 2008, 33(3):427-439.
[6]Alushin GM, Musinipally V, Matson D, et al. Multimodal microtubule binding by the Ndc80 kinetochore complex[J]. Nat Struct Mol Biol, 2012, 19(11):1161-1167.
基金项目：河南省高等学校重点科研项目计划（15A180020）
论文作者:邢雪琨(通讯作者)
论文发表刊物:《医药前沿》2016年3月第9期
论文发表时间:2016/5/17
标签：基因论文; 序列论文; 染色体论文; 微管论文; 生物论文; 复合体论文; 脊椎动物论文; 《医药前沿》2016年3月第9期论文;