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《PloS遗传学》:科学家首次发现无功能性基因“复活”

来源:网络资源 2009-09-01 20:08:33

[标签:遗传]

  美国、西班牙、德国和意大利科学家近日研究了一个克罗恩氏病相关基因后发现,这种基因在4000万年前失去功能之后,又于2000万年前“复活”。相关论文已于3月6日发表在《公共科学图书馆•遗传学》(PLoS Genetics)上。

  这一基因称为免疫相关鸟苷三磷酸酶基因(IRGM),似乎很久之前已经在旧世界和新世界猴的祖先身上被摧毁了。不过当潜伏在基因组中的逆转录病毒将自身插入该基因中后,它在人类和类人猿共同祖先体内成功复活。

  美国华盛顿大学人类遗传学家Evan Eichler表示:“这可能是第一个复活基因的例子,概率就好比闪电2次击中同一个地点。”

  在多数哺乳动物中,IRGM是一个基因大家族中的成员,这一大家族中的基因被认为有助于消灭病原体,比如有关肺结核的细菌,这种细菌会侵入宿主细胞,并在其中繁衍。但是在人类和一些灵长类中,这一基因大家族消亡到只剩2名成员,IRGM 和IRGC。现在还不清楚人类是如何在失去了如此多的IRGM(家族基因)后生存下来的,相比较而言,缺乏这些基因的小鼠(比正常小鼠)更容易受到感染。

  有理由怀疑IRGM在人体中可能起重要的作用,不过,研究人员已经发现,一些人的IRGM基因前部带有一个缺失,这可能改变该基因的表达并增加克罗恩氏病风险,克罗恩氏病是一种有害的消化系统自体免疫病。

  在本周在《公共科学图书馆•遗传学》发表的文章中,Eichler和他的同事对比了人类和其他灵长类的IRGM序列。研究人员发现,分散在人类基因组中的重复DNA的一小段碎片,已经在约4000万年前插入了旧世界和新世界猴的共同祖先基因中。这一插入灭活了IRGM,废止了该基因形成功能性蛋白质的能力。

  接着,大约2000万年之后,在人类和猿类祖先体内的一种逆转录病毒恰好插入了同样的位置,这使得该IRGM基因再次获得产生蛋白质的能力。

  Eichler表示,仍然存在如下这种可能性——即这一切只是偶然事件,人类IRGM蛋白质没有任何实际功能。不过他补充说,IRGM变体与克罗恩氏病的关系表明,该基因能在免疫系统中发挥作用。

  目前,IRGM是唯一已知在其进化历史上曾被杀死之后又复活的基因。丹麦奥胡斯大学群体遗传学家Mikkel Schierup说:“这是一个非常奇怪的我们将只能碰见一次的特例,还是具有更普遍重要性的例子?或许我们将很快知道答案,因为我们正在得到更多的比较性遗传数据。”

  Schierup表示,这一发现模糊了基因和称为“假基因”之间的界限,“假基因”是指那些被突变摧毁的无功能性基因残留。Schierup说:“研究表明,假基因实际上有一些作用——它们有重新发挥功能的潜力。”

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