科學家首次發現無功能性基因“復活”

2009年03月10日13:23  來源:科學網

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圖片說明:IRGM基因似乎在約2000萬年前復活,重新發揮作用。
(圖片來源:Punchstock)
圖片說明:IRGM基因似乎在約2000萬年前復活,重新發揮作用。
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  美國、西班牙、德國和意大利科學家近日研究了一個克羅恩氏病相關基因后發現,這種基因在4000萬年前失去功能之后,又於2000萬年前“復活”。相關論文已於3月6日發表在《公共科學圖書館?遺傳學》(PLoS Genetics)上。

  這一基因稱為免疫相關鳥?三磷酸?基因(IRGM),似乎很久之前已經在舊世界和新世界猴的祖先身上被摧毀了。不過當潛伏在基因組中的逆轉錄病毒將自身插入該基因中后,它在人類和類人猿共同祖先體內成功復活。

  美國華盛頓大學人類遺傳學家Evan Eichler表示:“這可能是第一個復活基因的例子,概率就好比閃電2次擊中同一個地點。”

  在多數哺乳動物中,IRGM是一個基因大家族中的成員,這一大家族中的基因被認為有助於消滅病原體,比如有關肺結核的細菌,這種細菌會侵入宿主細胞,並在其中繁衍。但是在人類和一些靈長類中,這一基因大家族消亡到隻剩2名成員,IRGM 和IRGC。現在還不清楚人類是如何在失去了如此多的IRGM(家族基因)后生存下來的,相比較而言,缺乏這些基因的小鼠(比正常小鼠)更容易受到感染。

  有理由懷疑IRGM在人體中可能起重要的作用,不過,研究人員已經發現,一些人的IRGM基因前部帶有一個缺失,這可能改變該基因的表達並增加克羅恩氏病風險,克羅恩氏病是一種有害的消化系統自體免疫病。

  在本周在《公共科學圖書館?遺傳學》發表的文章中,Eichler和他的同事對比了人類和其他靈長類的IRGM序列。研究人員發現,分散在人類基因組中的重復DNA的一小段碎片,已經在約4000萬年前插入了舊世界和新世界猴的共同祖先基因中。這一插入滅活了IRGM,廢止了該基因形成功能性蛋白質的能力。

  接著,大約2000萬年之后,在人類和猿類祖先體內的一種逆轉錄病毒恰好插入了同樣的位置,這使得該IRGM基因再次獲得產生蛋白質的能力。

  Eichler表示,仍然存在如下這種可能性——即這一切只是偶然事件,人類IRGM蛋白質沒有任何實際功能。不過他補充說,IRGM變體與克羅恩氏病的關系表明,該基因能在免疫系統中發揮作用。

  目前,IRGM是唯一已知在其進化歷史上曾被殺死之后又復活的基因。丹麥奧胡斯大學群體遺傳學家Mikkel Schierup說:“這是一個非常奇怪的我們將隻能碰見一次的特例,還是具有更普遍重要性的例子?或許我們將很快知道答案,因為我們正在得到更多的比較性遺傳數據。”

  Schierup表示,這一發現模糊了基因和稱為“假基因”之間的界限,“假基因”是指那些被突變摧毀的無功能性基因殘留。Schierup說:“研究表明,假基因實際上有一些作用——它們有重新發揮功能的潛力。”(徐青/編譯)

  (《PloS遺傳學》(PLoS Genetics),doi:10.1371/journal.pgen.1000403,Cemalettin Bekpen,Evan E. Eichler)

(責編:劉志燕(實習))
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