生物信息學(xué)家在出生時(shí)就會(huì)檢查新基因
越來(lái)越多的證據(jù)表明,新基因可以從以前的非編碼DNA中自發(fā)產(chǎn)生,而不是通過(guò)已建立基因的逐漸突變。明斯特大學(xué)(德國(guó))的生物信息學(xué)家現(xiàn)在首次研究這些“基因憑空”出現(xiàn)的最早階段,也稱(chēng)為從頭基因。
由于許多小的遺傳變化(稱(chēng)為點(diǎn)突變)的積累,生物逐漸進(jìn)化。數(shù)百萬(wàn)年來(lái),這些突變發(fā)生在已建立基因的重復(fù)拷貝中,偶爾會(huì)貢獻(xiàn)自己的有用特性。幾十年來(lái),人們認(rèn)為完全新穎的基因可以自發(fā)地出現(xiàn)是不可思議的。直到最近才有嚴(yán)重的跡象表明,新的蛋白質(zhì)編碼基因可能確實(shí)是從所謂的非編碼DNA重新形成的,即在不產(chǎn)生蛋白質(zhì)的基因組部分中?,F(xiàn)在,一項(xiàng)新的研究首次研究了這些從頭基因出現(xiàn)的最早階段。該研究發(fā)表在Nature Ecology and Evolution上,由德國(guó)明斯特大學(xué)進(jìn)化與生物多樣性研究所的Erich Bornberg-Bauer教授領(lǐng)導(dǎo)的生物信息學(xué)家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行。
通過(guò)計(jì)算機(jī)分析,該團(tuán)隊(duì)將小鼠中從頭基因的幾種特性與其他四種哺乳動(dòng)物的特性進(jìn)行了比較:大鼠,袋鼠,人類(lèi)和負(fù)鼠?;谶@種比較,研究人員能夠揭示哺乳動(dòng)物1.6億年的進(jìn)化。他們仔細(xì)研究了含有蛋白質(zhì)編碼所必需的開(kāi)放閱讀框(ORFs)的DNA轉(zhuǎn)錄本(作為RNA模板存在于細(xì)胞中的序列)。
生物信息學(xué)家Erich Bornberg-Bauer說(shuō):“我們的研究表明,新的ORFs - 換句話說(shuō),新蛋白質(zhì)組裝指令的候選者 - 在非編碼DNA區(qū)域中不斷出現(xiàn)”。“但是,就像他們的成績(jī)單一樣,絕大多數(shù)人在進(jìn)化過(guò)程中會(huì)很快消失。”雖然這些候選人中只有極少數(shù)人真正成為功能完備的基因 - 即基因包含功能性蛋白質(zhì)的組裝說(shuō)明 - 一些候選物隨機(jī)保留較長(zhǎng)時(shí)間,這僅僅是因?yàn)檫B續(xù)產(chǎn)生了大量新的轉(zhuǎn)錄本。“這些成績(jī)單可以在幾個(gè)譜系中找到,”Bornberg-Bauer說(shuō)。“可能它們可以在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)增加現(xiàn)有蛋白質(zhì)的所有組成部分,并適應(yīng)與這些已建立蛋白質(zhì)的相互作用。”
這意味著從頭蛋白質(zhì)偶爾可以在生物體中獲得功能。Bornberg-Bauer說(shuō):“這也為我們提供了對(duì)生物體中如何從根本上出現(xiàn)新特性的解釋?zhuān)驗(yàn)檫@不能僅通過(guò)遺傳結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)突變來(lái)解釋。”
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