《Heredity》：Retention of a single Cenp-C gene in different syntenic locations in the montium group of Drosophila species
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真核生物的染色体分离需要染色体与微管（microtubules）之间协同作用，这一过程由动粒（kinetochore）多蛋白复合体介导，该复合体组装在称为着丝粒（centromere）的染色体区域上。在大多数真核生物中，CenH3和Cenp-C着丝粒蛋白是着丝
真核生物的染色体分离需要染色体与微管（microtubules）之间协同作用，这一过程由动粒（kinetochore）多蛋白复合体介导，该复合体组装在称为着丝粒（centromere）的染色体区域上。在大多数真核生物中，CenH3和Cenp-C着丝粒蛋白是着丝粒功能所必需的。在果蝇中，CenH3（在果蝇中称为Cid）的定位依赖于其分子伴侣CAL1和Cenp-C。先前研究表明，在Drosophila亚属中，Cid和Cenp-C同时经历了一次基因重复，并可能发生了功能特化。独立地，Cid的重复在montium种组（Sophophora亚属）中产生了三个旁系同源基因。研究人员通过分析23个montium种组物种的已测序基因组，调查了该种组是否也经历了平行的Cenp-C重复。研究人员在五个不同的同线性位点中鉴定到Cenp-C基因。尽管同线性位置不同，除D. birchii和D. vulcana外，所有montium种组物种均编码单个Cenp-C，其系统发育与物种系统发育一致，并且所有Cenp-C均编码表明其功能完整的蛋白基序。这些Cenp-C基因源于基因易位，或源于重复后祖先拷贝的丢失。因此，montium种组中三个Cid旁系同源基因的共保留并未导致Cenp-C旁系同源基因的同步共保留。对Cenp-C选择约束的分析显示，Drosophila亚属（保留两个Cenp-C旁系同源基因）比Sophophora亚属（包括montium种组）具有更显著的正选择信号。研究人员的工作突出了果蝇中两个最保守的真核着丝粒蛋白CenH3和Cenp-C在功能保留和潜在特化方面的差异。
研究背景与目的
真核生物的染色体分离依赖于着丝粒（centromere）上组装动粒（kinetochore）多蛋白复合体，从而介导染色体与微管的相互作用。着丝粒特异性组蛋白H3变体CenH3（在果蝇中称为Cid）和Cenp-C是多数真核生物着丝粒功能所必需的。在果蝇中，Cid的着丝粒定位依赖其分子伴侣CAL1和Cenp-C；Cenp-C与Cid及着丝粒DNA的互作是其定位于着丝粒染色质的基础。前期研究发现，Drosophila亚属中Cid和Cenp-C同时发生基因重复并可能发生功能特化；而在Sophophora亚属的montium种组中，Cid独立重复产生了三个旁系同源基因Cid1、Cid3和Cid4，但Cenp-C是否发生平行重复尚不清楚。理解这一问题对于阐明着丝粒蛋白的协同进化具有重要意义。研究人员因此利用23个montium种组物种的基因组，系统分析了Cenp-C的重复、保留与选择压力。该研究发表在《Heredity》。
技术方法
研究人员以D. melanogaster Cenp-C蛋白序列为查询序列，在NCBI数据库进行tBLASTn搜索，获得D. serrata和D. kikkawai的mRNA，进而预测各物种Cenp-C编码序列；以D. triauraria染色体级支架为参考确定同线性位置，用CENSOR鉴定转座子。使用MUSCLE/M-Coffee比对并转化为密码子比对，用IQ-TREE最大似然法建树，以UFBoot2和SH-aLRT评估支持度。用MEME/MAST扫描蛋白保守基序。利用公共群体数据（超过1000个D. melanogaster品系、111个D. serrata品系）进行McDonald-Kreitman检验，并用PAML位点模型和支位点模型以及HyPhy中的FEL和aBSREL检测正选择。另使用D. auraria、D. rufa、D. bunnanda、D. birchii和D. jambulina的长读长基因组组装验证旁系同源基因。
研究结果
Cenp-C基因在montium种组果蝇中位于不同的基因组位置
研究人员先在10个新物种中确认Cid旁系同源基因的保留情况，发现除D. bunnanda因Cid3假基因化外，其余物种均保留Cid1、Cid3和Cid4；D. mayri也独立发生Cid3假基因化。随后鉴定Cenp-C基因：在montium亚组发现Cenp-C1b，其侧翼基因为CG7785和DNaseII；在D. kanapiae中发现Cenp-C1d；在serrata、kikkawai、punjabiensis和seguyi亚组中发现Cenp-C1c；在D. burlai中鉴定到Cenp-C1e片段。这些位点均位于Muller element E上。因此，Cenp-C在montium种组中反复发生同线性位置改变，且多数物种仅保留一个完整Cenp-C，与保留多个Cid形成对比。
montium种组物种内多个Cenp-C旁系同源基因的共保留
在D. vulcana中，研究人员发现除Cenp-C1c外，还存在一个位于atms和CG14655之间的新拷贝Cenp-C3，二者氨基酸一致性约为90%，且均保留功能相关基序。长读长基因组重新分析发现，D. birchii存在串联重复产生的Cenp-C1c和Cenp-C1c2，二者核苷酸一致性达99.7%。其他一些物种中检测到的Cenp-C片段被判定为假基因。因此，montium种组中仅D. vulcana和D. birchii保留两个近期产生的完整Cenp-C旁系同源基因。
Cenp-C功能
