紫貂广泛分布于西伯利亚和欧洲东北部地区的亚寒带针叶林。其分布区气候长期寒冷,冬季气温普遍低于-30℃。紫貂与其它寒冷环境下的动物（北极熊、企鹅、鲸类和鳍足类等）相比具有较低的体脂率,因此不能通过厚厚的皮下脂肪层来隔绝寒冷空气。由此可见,紫貂进化出了不同的寒冷适应策略,然而其寒冷适应机制尚不明确。本研究基于课题组已有的紫貂全基因组数据,利用比较基因组的方法筛选紫貂脂肪代谢正选择基因,通过另外两只紫貂个体的转录组测序结果判定正选择基因特异性突变位点是否为SNPs,对比正选择基因特异性突变位点氨基酸突变前后的蛋白质三维结构,使用保守结构域搜索判定正选择基因特异性突变位点是否位于保守结构域内。随后选取了16个物种进行正选择基因氨基酸序列比对,判定特异性突变位点是否位于氨基酸的保守区域内,最后为了验证计算结果的可靠性,我们进行了体外基因功能实验。针对ACSL1基因进行基因表达载体的构建、点突变实验、细胞水平的功能实验和酶活性分析,以探究紫貂正选择基因特异性突变可能的功能后果。1.首先使用PAML中的枝点模型,在紫貂枝系中检测到ACSL1、PTL和GDPD3基因存在正选择位点。对17个物种中这3个基因的氨基酸序列比对分析发现,只有ACSL1和PTL基因存在正选择位点氨基酸的改变。2.为了确定ACSL1Pro219Ser and Ala266Arg和PTLSer318Lys特异性突变位点是否为SNPs,比较另外两个紫貂个体的转录组测序结果。转录组测序结果表明,我们筛选到的正选择基因特异性突变位点氨基酸的改变,在紫貂群体中是固定且统一的,而不是由于个体的多态性所致。此外,我们还分析了这两个基因在冬夏季12个不同组织的转录组表达差异。结果表明,冬季ACSL1基因在脂肪组织,心脏和肝脏的表达水平高于夏季相应组织。脂肪、心脏和肝脏是体内重要的产能组织,ACSL1基因在冬季的表达量高于夏季,这可能与紫貂适应寒冷环境密切相关。PTL基因在冬夏季胰腺组织中存在差异表达,PTL基因在冬季胰腺组织中表达量低于夏季胰腺组织。从PTL基因冬夏季胰腺组织表达水平看,紫貂PTL的表达差异极有可能与紫貂的季节性可获取食物资源量相关,冬季食物短缺,相关膳食脂肪吸收分解的酶类表达量较低。此外,紫貂PTL基因冬季也保持较高的表达量,这提高了紫貂对摄入体内膳食脂肪的利用效率,从而有利于紫貂适应寒冷环境。3.随后对这两个基因的特异性突变位点进行保守结构域预测,并对17个物种的氨基酸序列进行比对,以确定特异性突变位点是否位于氨基酸序列的保守区域内。结果显示,紫貂ACSL1和PTL基因特异性突变位点都位于氨基酸的保守结构域内,ACSL1基因219和266号位点位于AMP-binding enzyme保守结构域内,PTL基因318号位点位于Lipase保守结构域内。ACSL1基因正选择位点在17个物种中位于20个氨基酸的保守区域内,PTL基因正选择位点在17个物种中位于21个氨基酸的保守区域内。通过比较正选择基因突变前后蛋白质的三维结构,可以发现蛋白质的三维结构发生了变化。综上所述,正选择基因特异性突变位点氨基酸的变化极有可能导致其空间结构的变化,从而影响酶的活性。4.为了验证ACSL1基因特异性突变位点可能产生的功能后果,我们进行了体外基因表达载体构建、点突变实验和细胞功能实验。载体构建结果表明,我们成功地在体外构建了紫貂ACSL1基因野生型和突变型表达载体。转染293T细胞以及Western Blot实验结果证明,我们构建的两种表达载体能够成功地在体外表达,且不存在表达差异。随后的酶活性实验结果显示,紫貂ACSL1野生型比突变型具有更强的酶活性。总之,紫貂ACSL1基因特异性突变位点氨基酸的改变增强了紫貂该酶的催化活性,使紫貂在脂肪酸代谢产热御寒方面具有更强的适应性。综上所述,脂肪酸代谢基因ACSL1基因的特异性突变位点增强了紫貂的脂肪酸代谢产热能力。此外,我们推测膳食脂肪吸收基因PTL基因的特异性突变位点提高了紫貂对有限食物资源的利用效率。因此,紫貂ACSL1和PTL这两个基因促进了其在脂肪代谢方面的寒冷适应性。