基因**是新基因和新功能產(chǎn)生的最主要的方式之一。然而,在分子水平,新產(chǎn)生的**基因如何通過通路整合而獲得生物學功能以及產(chǎn)生適應特性狀卻并不清楚。
為了回答以上問題,中科院昆明動物研究所中德馬普進化基因組學青年科學家小組的博士生丁昀等在導師王文研究員的指導下,對黑腹果蠅亞群(Drosophila melanogaster subgroup)里新近產(chǎn)生的kep1基因家族的生物學功能及分子機制進行了研究。通過序列和表達分析,他們發(fā)現(xiàn)其中的一個新基因nsr(novel spermatogenesis regulator)在進化過程中受到了強烈的達爾文正選擇的作用,并顯出了新的亞細胞定位特征?;蚯贸腿D(zhuǎn)錄組測序分析的結(jié)果則進一步表明,nsr通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)幾個重要的Y染色體連鎖的育性因子參與**的個體化(sperm individualization)和卷曲折疊(sperm coiling)過程,并對**軸絲結(jié)構(gòu)的完整性有重要貢獻。此外,外群物種里的祖先基因缺乏同nsr相似的精巢表達模式但具備相應的順式調(diào)控元件說明:祖先基因在**前對雄性生殖力應該無明顯作用;反式調(diào)控元件的變化很可能通過賦予nsr新的表達模式而促使它經(jīng)歷新功能化(neofunctionalization)的過程。
該研究不但刻畫了一個年輕**基因進化的詳盡歷程,而且表明新近起源的年輕新基因可以通過調(diào)控已有的重要基因來建立新的功能通路和捕獲多種生物學功能。同時,新基因參與古老的重要的生物學過程這一結(jié)果也有助于我們解釋,不同生物體同一生物學過程往往很可能由不同的基因來參與調(diào)節(jié)的普遍自然現(xiàn)象。
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