[发明专利]一种用于检测动物类群线粒体基因组重排的方法

说明书

本发明公开了关于用于检测动物类群线粒体基因组重排的方法。属于分子生物学和生物信息学领域。依据本发明中关于动物类群线粒体基因组重排情况所提出的想法和实施方案，通过计算基因的重排累加值CSR和相对重排频率值rCSR，我们可以量化动物类群中线粒体基因组每个基因的重排情况，并进一步获得某一研究类群的重排保守区段和重排高频区段的位置，还可以对不同类群中的相同的基因的重排频率进行横向比较。

一.发明领域

本发明属于分子生物学和生物信息学领域，更具体地说，涉及一种用于检测动物类群线粒体基因组重排的方法。

二.背景技术

在生物体内，线粒体作为一种半自主性细胞器，参与能量转换等生物体中众多必须的生物过程，而且其基因组组成保守。因线粒体基因组的基因序列进化速率适中，一直是分子系统学研究的重要分子标记。

虽然动物线粒体基因组组成十分保守，但随着线粒体基因组被完全测序的物种数目越来越多，陆续在不少动物类群中发现了存在线粒体基因组的基因重排现象(蛙类动物尤为突出)。基因重组包括基因缺失、基因重复和基因组重排现象(loss,duplication andrearrangement)，因为重排在重组现象中比重较大，本文统称它们为基因重排。文献显示一些学者已经利用比较基因组学的方法研究了线粒体基因组重排，寻找重排规律，并提出了脊椎动物基因组重排发生几种可能机制如：串联重复-丢失模型(duplication-randomloss)和线粒体基因组内重组(intramitochondrial recombination)等。

然而，先前的相关研究存在一定的不足：(1)这些研究不能明确的表示出动物类群线粒体基因组每个基因的重排情况；(2)不能具体确定该动物类群在整个线粒体基因组中的重排高频区段和重排保守区段；(3)在此基础上更无法对不同动物类群的线粒体基因重排进行横向比较，进而探究重排的系统演化与机制。

为了弥补上述缺陷，本申请致力于对动物类群线粒体基因组开展基因重排的深入研究，量化了线粒体基因组中单个基因的重排角色，找出了基因重排的高频和保守区段，并可以对不同动物类群进行横向比较，为线粒体基因组重排发生的理解和机制探究提供参考。

三.发明内容

1.发明要解决的问题

针对先前研究的不足之处，有以下3个问题亟待解决：第一，这些研究不能明确的表示出动物类群线粒体基因组每个基因的重排情况；第二，之前的研究都不能具体准确定位整个线粒体全序列中基因重排高频区段或重排保守区段；第三，无法对不同动物类群的线粒体基因重排进行横向比较，只能局限于单个动物类群。而利用本发明申请提供的检测动物类群线粒体基因组基因重排的方法，能够科学准确地获得动物类群线粒体基因重排的情况，对今后线粒体基因重排的研究和机制探索提供基础参考。

2.技术方案

本发明申请提出了计算出针对特定动物类群的线粒体基因组中每个单一基因重排情况的方法，具体实施方案如下：

(1)首先获取数据：从线粒体基因组公共数据库中获取不同类型物种的所有线粒体基因组信息，如在Genebank数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore)中下载某一特定动物线粒体基因组的全序列数据，然后对数据进行处理：利用编程语言Perl语言、R语言分析提取相关数据，得到线粒体基因组中每一个基因的位置信息，进而获取每条基因组上的所有基因的位置排序，为后期基于该方法的计算做准备。

(2)利用本发明提出的新算法，具体公式如下：

其中CSR值表示线粒体基因组中A基因的重排频率累加值(简称重排频率累加值)，X_n表示该基因在其中一个物种中的重排值，n是研究的特定类群所有物种数，rCSR_A表示A基因的相对重排频率值(如图1所示)。