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自我约束的基因使进化具有新颖性

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2019年12月03日 15:20:05 游览量: 146

简述:

通过在植物和动物中产生新的形态,控制发育的基因的改变可能会对进化做出巨大贡献。但是,由于发育基因经常影

通过在植物和动物中产生新的形态,控制发育的基因的改变可能会对进化做出巨大贡献。但是,由于发育基因经常影响许多不同的过程,因此对其表达的改变会带来“附带损害”的风险。位于科隆的马克斯·普朗克植物育种研究所的科学家和合作者现在已经证明了基因自我抑制可以如何减少新基因表达的潜在副作用,从而可以进化出新形式。这种自我调节是通过使用称为低亲和力转录因子结合位点的基因组DNA小区域的独特分子机制发生的。

自我约束的基因使进化具有新颖性

假设鸟的翅膀形状经过修改,可以使飞行更加轻松,并可能对其生存有利。如果这种基因改变也改变了鸟的颜色,使其对伴侣的吸引力降低,那么有利的机翼形状修饰就不可能持久。那么,大自然如何平衡新事物的潜力和可能阻止新事物出现的副作用的风险呢?以叶子形状的演变为例,由导演米尔托斯·钱斯蒂斯(Miltos Tsiantis)领导的国际团队对该问题提供了新的见解。

这项新的研究是在有毛的苦苣菜上完成的,这是一种小杂草,Tsiantis小组已将其发展成为一个模型系统,以了解植物形态的演变。它建立在该小组以前的工作的基础上,在该小组中,一个名为RCO的基因通过获得一种新颖的表达模式而驱动了芥菜植物叶片形状的多样化。

RCO编码一种转录因子,这是一种可以打开或关闭其他基因的蛋白质,RCO的新表达方式导致了在苦ter中发现的更复杂的叶片形状的出现。研究人员现在表明,基因表达的这种变化伴随着RCO获得抑制其自身活性的能力。普林斯顿大学Lewis-Sigler整合基因组学研究所所长Mike Levine并未参与这项研究,他发现这种特殊见解“非常令人信服”。莱文解释说,由于RCO的自我抑制“限制了它的活性范围,因此阻止了对细胞发育和功能的潜在有害影响”。

刺激细胞分裂素

下一步,科学家们确定了RCO靶向的基因,发现其中许多基因负责协调细胞分裂素的局部水平。细胞分裂素是一种广泛起作用的植物激素,已知会影响细胞生长。重要的是,当修改RCO 的自我调节功能时,RCO会过度刺激细胞分裂素,从而改变叶片形状,从而对植物适应性产生负面影响。这一发现证实了RCO的自我抑制对于RCO诱导的新型叶片形态的持久性至关重要的想法。

值得注意的是,RCO的这种自我抑制以独特的方式发生。科学家发现它是基于RCO蛋白和RCO调节DNA在低亲和力结合位点之间的许多弱相互作用。Tsiantis解释说:“这一发现令人兴奋,因为低亲和力结合位点可以相对快速地进化,从而为进化提供了一种简便的方法,可以通过降低调节子的表达来控制基因表达的变化。”

软压制

确实,Tsiantis团队的最新工作直接证明了低亲和力转录因子结合位点可以在形态新颖性的产生中发挥重要作用。通过提供一种“软”抑制RCO表达的工具,这些位点可抑制RCO表达变化的影响,并使细胞分裂素水平得到微调。继而,例如通过精确地调节沿着正在发育的叶片的边缘的裂片或小叶的生长,促进了更复杂的叶片形状的出现。

这些结果将刺激人们进一步努力,以了解低亲和力转录因子结合位点对发育,多样性和疾病的影响。例如,人们越来越意识到发展基因的调控发生了变化。是人类疾病的主要诱因,其他法规变化可以降低疾病的严重程度或保护携带疾病变体的个体。尽管这些作用的具体DNA序列通常是未知的,但这项最新研究突出了低亲和力转录因子结合位点,它们是识别疾病易感性的因果序列以及更广泛地了解复杂真核生物中性状多样性变异的极佳候选区域。

文章链接://jksh/3347.html

文章标题:自我约束的基因使进化具有新颖性