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        細菌實驗表明 基因可以融合在一起 從而產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)
        
			
        
				2018-12-22 09:03:37
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        所有生物必須不斷適應(yīng)其環(huán)境才能生存。這種適應(yīng)是由其遺傳物質(zhì)的變化引起的。與來自新西蘭的同事，馬克斯普朗克進化生物學研究所的Paul Rainey一起Plön一直在研究實驗室中新的，更適應(yīng)的細胞類型的出現(xiàn)。研究人員發(fā)現(xiàn)細菌可以通過兩種現(xiàn)有基因的融合來發(fā)揮新特性的一種機制。在一些細胞中，這導(dǎo)致基因受到新啟動子的控制，導(dǎo)致合成由該基因編碼的更大量的蛋白質(zhì)。在另一種情況下，兩個相鄰基因融合在一起。由所得基因編碼的蛋白質(zhì) - 由兩個原始基因的部分組成 - 在細胞內(nèi)具有不同的定位。這種效應(yīng)也可從包括人類在內(nèi)的其他生物體中獲知。這種類型的基因融合導(dǎo)致細菌細胞更好地適應(yīng)其環(huán)境。
        

        細菌實驗表明 基因可以融合在一起 從而產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)
        

        現(xiàn)有基因中遺傳密碼的變化 - 突變 - 可以為生物體提供新的特征?；虻膹?fù)制和DNA額外部分的插入也可以增加生物體的適應(yīng)性。在進化過程中，甚至有可能創(chuàng)造出全新的基因。這涉及先前非功能性DNA片段的變化，這導(dǎo)致它們成為蛋白質(zhì)合成的功能模板。另一種已知的基因產(chǎn)生機制是兩個基因的融合，導(dǎo)致產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)。
        

        “這些見解是通過比較不同生物的基因組獲得的。由于進化通常非常緩慢，通常不可能實時觀察遺傳物質(zhì)的這種變化- 更不用說它如何影響生物體的生存了。問題，“馬克斯普朗克進化生物學研究所的Paul Rainey說。因此，研究人員專注于細菌，細菌繁殖極快，可以在實驗室中大量繁殖。這使研究人員能夠研究基因組中產(chǎn)生的變化并實際觀察行動中的進化。
        

        在實驗室環(huán)境中生存
        

        Rainey的實驗室實驗研究了熒光假單胞菌如何在液體填充的實驗室微觀世界中發(fā)展出與生存相關(guān)的特征。祖先類型在肉湯階段生長，但耗盡必需的氧氣，為形成在氣 - 液界面處接近氧氣的墊子的突變體設(shè)定場景。由于其獨特的皺紋菌落形態(tài)，容易檢測到形成墊子的突變體。
        

        根據(jù)Rainey及其同事的觀點，墊形成是由調(diào)節(jié)二鳥苷酸環(huán)化酶活性的基因的各種突變引起的。這些突變關(guān)閉負調(diào)節(jié)因子，導(dǎo)致二鳥苷酸環(huán)化酶呈現(xiàn)活性狀態(tài)。當研究人員消除受到負調(diào)控的途徑時，他們發(fā)現(xiàn)了一系列先前未知的突變，這些突變導(dǎo)致了皺紋成膜表型。在其中一些中，二鳥苷酸環(huán)化酶基因受到不同啟動子的控制，導(dǎo)致二鳥苷酸環(huán)化酶產(chǎn)生增加。
        

        融合蛋白重新定位
        

        然而，在一些皺紋細胞中，該基因的活性沒有變化。對這些細胞中突變的分析表明，這些突變體含有由二鳥苷酸環(huán)化酶基因和鄰近基因形成的嵌合基因。由后者編碼的蛋白質(zhì)通常在細胞膜中有活性。“因此，必須在編碼蛋白質(zhì)的兩個基因之間發(fā)生融合事件，這些蛋白質(zhì)通常存在于細胞內(nèi)的不同位置，”Rainey解釋說。新蛋白質(zhì)具有膜結(jié)構(gòu)域并嵌入細胞膜中。這會激活蛋白質(zhì)，導(dǎo)致纖維素產(chǎn)量增加。
        

        在其他生物體中，由基因融合產(chǎn)生的蛋白質(zhì)經(jīng)常最終在細胞內(nèi)具有不同的定位。例如，在人類中，Kua-UEV基因是Kua和UEV 基因融合的結(jié)果。新的UEV蛋白現(xiàn)在定位于內(nèi)部細胞膜并執(zhí)行新功能。在人類中，64%的線粒體蛋白基因家族含有一種蛋白質(zhì)基因，該蛋白質(zhì)在細胞的其他部位具有活性。“盡管在我們的實驗中，基因融合事件僅占導(dǎo)致皺紋表型的約0.1%的突變，但在實驗室外它們可能更常見，”Rainey說。
        
			

			
          
        
			
        
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