挪威鼠bZIP基因家族的全基因组特征分析及大脑发育过程中的表达谱分析

《BMC Genomics》：Genome-wide characterization of the bZIP gene family in Rattus norvegicus and expression profiling analysis during brain development

　　

摘要

背景

褐家鼠（Rattus norvegicus）是生物医学研究中的重要模式生物，尤其用于研究生理稳态和应激反应。基本亮氨酸拉链蛋白（bZIP）转录因子家族是参与生长、器官形成和神经发育的关键调控网络。尽管这一家族非常重要，但针对大鼠中bZIP基因家族的系统性研究至今仍不多见。

研究结果

在本研究中，我们通过全基因组分析鉴定了61个RnbZIP基因，根据系统发育关系和染色体定位将其分为10个不同的亚家族。结构分析显示各亚家族内存在保守的基序排列，而共线性分析则发现了显著的基因重复现象——主要是串联重复和片段重复——这些重复推动了RnbZIP家族的进化扩展。定量分析表明，同一亚家族内的基因序列相似度在45%到92%之间（采用BLOSUM62评分矩阵计算），且所有重复的基因对都经历了强烈的自然选择（Ka/Ks＜1）。通过对七种啮齿类动物的比较基因组学分析，进一步凸显了这些转录因子的进化保守性和差异性。在不同器官及大脑发育阶段的表达分析显示，RnbZIP基因具有高度的组织特异性。值得注意的是，包括RnbZIP01、RnbZIP02和RnbZIP08在内的10个候选基因在大脑成熟过程中表现出动态的表达模式，这表明它们在神经发育过程中起着关键作用。

结论

我们的研究为RnbZIP基因家族提供了全面的结构和进化框架，强调了其在大鼠器官形成和大脑发育中的潜在调控功能。这项研究为进一步研究哺乳动物神经系统中的特定bZIP成员的功能提供了宝贵的资源。