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Comparative analysis of the superoxide dismutase (SOD) gene family in Cetartiodactyla.
Journal of Evolutionary Biology ( IF 2.1 ) Pub Date : 2021-04-25 , DOI: 10.1111/jeb.13792
Ran Tian 1, 2 , Yuepan Geng 1 , Han Guo 1 , Chen Yang 1 , Inge Seim 1, 3 , Guang Yang 2
Affiliation  

Cetacea, whales, dolphins and porpoises, form an order of mammals adapted to aquatic life. Their transition to an aquatic habitat resulted in exceptional protection against cellular insults, including oxidative and osmotic stress. Here, we considered the structure and molecular evolution of the superoxide dismutase (SOD) gene family, which encodes essential enzymes in the mammalian antioxidant system, in the superorder Cetartiodactyla. To this end, we juxtaposed cetaceans and their closest extant relatives (order Artiodactyla). We identified 94 genes in 23 species, of which 70 are bona fide intact genes. Although the SOD gene family is conserved in Cetartiodactyla, lineage-specific gene duplications and deletions were observed. Phylogenetic analyses show that the SOD2 subfamily diverged from a clade containing SOD1 and SOD3, suggesting that cytoplasmic, extracellular, and mitochondrial SODs have started down independent evolutionary paths. Specific-amino acid changes (e.g., K130N in SOD2) that may enhance ROS elimination were identified in cetaceans. In silico analysis suggests that the core transcription factor repertoire of cetartiodactyl SOD genes may include Sp1, NF-κB, Nrf2, and AHR. Putative transcription factors binding sites responding to hypoxia were (e.g., Suppressor of Hairless; Su(H)) found in the cetacean SOD1 gene. We found significant evidence for positive selection in cetaceans using codon models. Cetaceans with different diving abilities also show divergent evolution of SOD1 and SOD2. Our genome-wide analysis of SOD genes helps clarify their relationship and evolutionary trajectory and identify putative functional changes in cetaceans.

中文翻译:

对Cetartiodactyla中的超氧化物歧化酶(SOD)基因家族的比较分析。

鲸类,鲸鱼,海豚和海豚形成了适应水生生物的哺乳动物种群。它们过渡到水生栖息地后,可提供出色的保护作用,抵御细胞损伤,包括氧化应激和渗透胁迫。在这里,我们考虑了超氧化物歧化酶(SOD)基因家族的结构和分子进化,该家族编码超抗性Cetartiodactyla中的哺乳动物抗氧化剂系统中的必需酶。为此,我们将鲸类和它们最接近的现存亲戚并列(Artiodactyla)。我们在23个物种中鉴定了94个基因,其中70个是完整的完整基因。尽管SOD基因家族在鲸齿龙中是保守的,但是观察到了谱系特异性基因的重复和缺失。系统发育分析表明,SOD2亚家族从包含SOD1和SOD3的进化枝中分化出来,提示细胞质,细胞外和线粒体SODs已开始沿着独立的进化路径发展。在鲸类动物中发现了可能增强ROS消除的特定氨基酸变化(例如SOD2中的K130N)。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。细胞外和线粒体SODs已开始沿着独立的进化路径发展。在鲸类动物中发现了可能增强ROS消除的特定氨基酸变化(例如SOD2中的K130N)。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。细胞外和线粒体SODs已开始沿着独立的进化路径发展。在鲸类动物中发现了可能增强ROS消除的特定氨基酸变化(例如SOD2中的K130N)。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。线粒体SODs已开始沿着独立的进化路径发展。在鲸类动物中发现了可能增强ROS消除的特定氨基酸变化(例如SOD2中的K130N)。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。线粒体SODs已开始沿着独立的进化路径发展。在鲸类动物中发现了可能增强ROS消除的特定氨基酸变化(例如SOD2中的K130N)。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。在鲸类动物中发现了可能增强ROS消除的特定氨基酸变化(例如SOD2中的K130N)。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。在鲸类动物中发现了可能增强ROS消除的特定氨基酸变化(例如SOD2中的K130N)。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。计算机分析表明,十六烷基SOD基因的核心转录因子库可能包括Sp1,NF-κB,Nrf2和AHR。认为对缺氧有反应的假定转录因子结合位点(例如,无毛的抑制物; Su(H))存在于鲸类SOD1基因中。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。我们发现使用密码子模型对鲸类正选择的重要证据。具有不同潜水能力的鲸类动物也表现出SOD1和SOD2的不同进化。我们对SOD基因的全基因组分析有助于弄清它们之间的关系和进化轨迹,并确定鲸类动物的假定功能变化。
更新日期:2021-04-25
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