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研究人員深入了解蒼蠅的染色體進(jìn)化

2019-04-17 09:59:28 ? 來源：

北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員通過確定一種在破壞性牲畜害蟲物種中男性生存不可或缺的基因，為飛行染色體的進(jìn)化提供了新的視角。他們發(fā)現(xiàn)的可能對遺傳害蟲控制具有重要意義。

在6月7日發(fā)表在“當(dāng)代生物學(xué)”雜志上的一篇論文中，昆蟲學(xué)家馬克斯·斯科特及其同事概述了最近對澳大利亞綿羊蠅X染色體進(jìn)行的DNA測序和生物信息學(xué)研究。這項(xiàng)研究支持了一個早期的假設(shè)，即研究得很多的果蠅Drosophila melanogaster的第四個染色體來自一個古老的性別決定X染色體。

斯科特的研究小組發(fā)現(xiàn)，在蒼蠅Lucilia cuprina的X染色體上有59個基因，其中49個與果蠅的第四染色體相似。研究人員還發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)這些基因都是通過劑量補(bǔ)償機(jī)制調(diào)節(jié)的，這種機(jī)制可以平衡物種的雄性和雌性之間的基因表達(dá)。

男性只有一條X染色體，而女性只有兩條。不同的動物有不同的處理遺傳不平衡的方法。例如，在人類雌性中，X染色體中的一條在所有細(xì)胞中失活。但在果蠅中，雄性X染色體上幾乎每個基因的RNA輸出都是其雌性對應(yīng)物的兩倍。

因?yàn)榭茖W(xué)家們知道被稱為“第四次繪畫”或POF的RNA結(jié)合蛋白是調(diào)節(jié)果蠅第四染色體中基因表達(dá)的關(guān)鍵，Scott和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為可能需要POF樣蛋白才能達(dá)到正常的活性水平。 Lucilia X染色體上的基因。

當(dāng)研究人員使用CRISPR / Cas9基因編輯系統(tǒng)敲除Lucilia中的POF相關(guān)基因時，他們發(fā)現(xiàn)雄性在成年之前就已經(jīng)死亡。為了向斯科特的澳大利亞遺產(chǎn)致敬，研究人員將該基因稱為“無人”或NBL。具有敲除的NBL基因的雌性是完全可存活和可育的。

Max表示，雄性突變體很可能沒有活過蛹期，因?yàn)樗鼈儾荒茉偈筙連鎖基因的產(chǎn)量翻倍。

“我們認(rèn)為這是蒼蠅中古老的染色體劑量補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分，”斯科特說。“我們不能肯定地說，但這是對我們數(shù)據(jù)的一種解釋。我們的數(shù)據(jù)的另一種解釋是NBL不參與劑量補(bǔ)償，但它是兩種性別的X染色體中正?；虮磉_(dá)所必需的。因?yàn)樗鼈冎挥幸粋€X，男性對NBL的損失更敏感。“

該研究不僅增加了對染色體進(jìn)化的理解，還可以為旨在開發(fā)新的遺傳害蟲控制系統(tǒng)的研究提供信息。

斯科特說，如果進(jìn)一步的研究證實(shí)NBL的損失對女性健康影響不大，那么以雌性種系為目標(biāo)的基于Cas9的基因驅(qū)動可以成為控制澳大利亞綿羊蠅類以及相關(guān)牲畜害蟲的有效方法。新世界螺旋蠅和可能的果蠅如地中海果蠅。這些害蟲每年造成數(shù)百萬美元的農(nóng)業(yè)損失。

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