解釋了不同生物之間成功水平基因轉(zhuǎn)移的機制
基因從一個生物體轉(zhuǎn)移到另一個生物體可能是進化發(fā)生的快速方式,也是復雜的新功能的出現(xiàn)。然而,即使所討論的兩種生物彼此非常接近,例如共生或寄生關(guān)系,遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移及其引入新基因組只標志著成功水平基因轉(zhuǎn)移的最初步驟?;虻谋磉_也必須以有利于新宿主的方式表達,并確保它通過世代傳承下來。
在一項增加我們對基因轉(zhuǎn)移的理解的新發(fā)現(xiàn)中,一個以筑波大學為中心的研究小組研究了一種叫做海鞘的海洋無脊椎動物基因,這種基因最初來自一種常見的細菌。該團隊揭示了這種基因最終以功能重要和組織特異性方式表達的可能機制。
該團隊專注于稱為海鞘及其纖維素合成酶基因的海洋濾食動物。該基因編碼的蛋白質(zhì)有助于形成外部保護涂層,其喪失導致纖維素產(chǎn)生不足并對這些生物體產(chǎn)生不利影響。該基因在稱為表皮的細胞的保護性外層中特異性表達,這被認為是其涂層相關(guān)功能的關(guān)鍵。
“我們發(fā)現(xiàn)與纖維素合成酶基因相鄰的區(qū)域是其特定表皮表達的原因,”研究合著者Yosuke Ogura說。“序列分析顯示該區(qū)域含有稱為AP-2的轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點,當我們在該結(jié)合位點誘導突變時,海鞘表皮中纖維素合成酶的表達消失。”
盡管所有DNA序列由A,C,G和T的四個字母或堿基組成,但它們的比例根據(jù)生物體而不同。例如,在放線菌中,超過70%的DNA由Gs和Cs組成,而海鞘的基因組具有豐富的As和Ts。海鞘中的AP-2 結(jié)合位點實際上是富含GC的,表明它起源于另一個物種。事實證明,這種GC偏差可能是其功能整合的關(guān)鍵。
“AP-2固有地與富含GC的區(qū)域結(jié)合,因此,一旦將其整合到海鞘基因組中,它已經(jīng)準備開始與富含細菌GC的DNA相互作用,”第一作者Yasunori Sasakura說。“AP-2的GC特異性和表皮表達意味著引入的纖維素合酶基因可以立即以有益的方式在其新環(huán)境中表達。”
這些發(fā)現(xiàn)提供了一種有趣的見解,即新宿主中的條件可以促進新轉(zhuǎn)移基因的表達及其整合到宿主功能中的一種方式,從而降低隨機插入的外源基因?qū)嶋H上有益的不可能性。
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