FUNCTIONAL DIVERSIFICATION AND EVOLUTION OF ANTIFREEZE PROTEINS

抗冻蛋白的功能多样化和进化

基本信息

  • 批准号:
    8365846
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.65万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-01 至 2012-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This subproject is one of many research subprojects utilizing the resources provided by a Center grant funded by NIH/NCRR. Primary support for the subproject and the subproject's principal investigator may have been provided by other sources, including other NIH sources. The Total Cost listed for the subproject likely represents the estimated amount of Center infrastructure utilized by the subproject, not direct funding provided by the NCRR grant to the subproject or subproject staff. Antifreeze proteins (AFPs) have independently evolved in many organisms. AFPs act by binding to ice crystals, effectively lowering the freezing point. AFPs are often at high copy number in a genome and diversity exists between copies. Type III antifreeze proteins are found in Arctic and Antarctic eel pouts, and have previously been shown to evolve under positive selection. Here we combine molecular and proteomic techniques to understand the molecular evolution and diversity of Type III antifreeze proteins in a single individual Antarctic fish Lycodichthys dearborni. Our expressed sequence tag (EST) screen reveals that at least seven different AFP variants are transcribed, which are ultimately translated into five different protein isoforms. The isoforms have identical 66 base pair signal sequences and different numbers of subsequent ice-binding domains followed by a stop codon. Isoforms with one ice-binding unit (monomer), two units (dimer), and multiple units (multimer) were present in the EST library. We identify a previously uncharacterized protein dimer, providing further evidence that there is diversity between Type III AFP isoforms, perhaps driven by positive selection for greater thermal hysteresis. Proteomic analysis confirms that several of these isoforms are translated and present in the liver. Our molecular evolution study shows that paralogs have diverged under positive selection. We hypothesize that antifreeze protein diversity is an important contributor to depressing the serum freezing point.
这个子项目是许多利用资源的研究子项目之一 由NIH/NCRR资助的中心拨款提供。子项目的主要支持 而子项目的主要调查员可能是由其他来源提供的, 包括其它NIH来源。 列出的子项目总成本可能 代表子项目使用的中心基础设施的估计数量, 而不是由NCRR赠款提供给子项目或子项目工作人员的直接资金。 抗冻蛋白(AFP)在许多生物中独立进化。AFP通过与冰晶结合而起作用,有效地降低冰点。AFP通常在基因组中具有高拷贝数,并且拷贝之间存在多样性。在北极和南极的鳗鱼中发现了III型抗冻蛋白,并且以前已经被证明是在积极选择下进化的。在这里,我们结合联合收割机分子和蛋白质组学技术,了解在一个单一的南极鱼Lycopathys dearborni的III型抗冻蛋白的分子进化和多样性。我们的表达序列标签(EST)筛选显示,至少有七种不同的AFP变体被转录,最终被翻译成五种不同的蛋白质亚型。同种型具有相同的66个碱基对信号序列和不同数目的随后的冰结合结构域,随后是终止密码子。EST文库中存在具有一个冰结合单元(单体)、两个单元(二聚体)和多个单元(多聚体)的异构体。我们确定了一个以前未表征的蛋白质二聚体,提供了进一步的证据表明,III型AFP亚型之间存在多样性,可能是由更大的热滞后的正选择驱动的。蛋白质组学分析证实,这些异构体中的几种被翻译并存在于肝脏中。我们的分子进化研究表明,旁系同源物在正选择下发生了分化。我们推测抗冻蛋白多样性是降低血清冰点的重要因素。

项目成果

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  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 0.65万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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  • 批准号:
    19K15787
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    2019
  • 资助金额:
    $ 0.65万
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  • 资助金额:
    $ 0.65万
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    513091-2017
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 0.65万
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  • 批准号:
    453041-2013
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 0.65万
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  • 批准号:
    391773-2010
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 0.65万
  • 项目类别:
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  • 财政年份:
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
    8362551
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 0.65万
  • 项目类别:
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