9778威尼斯:“共享”基因物种跨越之谜

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生命科学大学院松阳洲教授课题组揭示基因组稳定性调控的新机制

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稿件来源:生命科学大学院 | 作者:生命科学大学院 | 编辑:金凤 | 发布日期:2015-09-08 | 阅读次数:

一对双胞胎

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我校生命科学大学院松阳洲教授课题组在国际干细胞领域权威学术期刊《Cell Stem Cell》(影响因子IF:22.3)上发表论文《The Daxx/Atrx Complex Protects Tandem Repetitive Elements during DNA Hypomethylation by Promoting H3K9 Trimethylation》,中山大学为第一单位。 在漫长的进化过程中,哺乳动物基因组由于受到各种病毒的入侵,形成了许多具有重复性序列特征的转座因子(Transposable elements,TEs)。尽管这些转座因子在物种长期的进化过程中丰富了遗传物质的来源,但是对于特定的个体,这些转座因子的表达和随机插入会导致基因组基因的突变,从而引发肿瘤等严重的疾病。在体细胞中,这些转座因子的表达可以被DNA甲基化修饰所抑制;而在胚胎干细胞、生殖干细胞和早期胚胎细胞等重要的细胞中,DNA甲基化转移酶活性和基因组的甲基化水平非常低,那么这些失去DNA甲基化保护的转座因子为何没有出现异常的高表达和随机插入呢?松阳洲教授课题组就此问题展开研究,发现在这些基因组低甲基化的细胞中,Daxx/Atrx蛋白复合体转移到转座因子重复性序列上并招募组蛋白甲基化酶Suv39h,介导组蛋白H3K9的三甲基化从而确保基因组特异地沉默这些重复性序列,有效防止了转座因子随机插入而诱导的基因突变。该研究结果揭示了特殊的蛋白复合体在表观遗传调控基因组稳定性,以及防治肿瘤等严重疾病中的新机制。(该研究论文链接:http://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(15)00321-5) 松阳洲带领的“干细胞与功能基因组学”科研团队致力于探索人体衰老、再生的机理和肿瘤发生发展的分子机制。松阳洲教授至今已发表SCI论文110余篇,其中,包括中山大学第一单位的发表在Molecular Cell、PNAS、Cell Research、Stem Cells等国际知名杂志上的文章,总引用次数超过1.138万次,2015年H-index为52。

“共享单车”你或许见得多了,“共享基因”你听说过没有?在我们身体里存在的基因,有可能与蜥蜴、小丑鱼、青蛙、螃蟹,乃至海胆和海鞘这些原始物种相似?事实上,在整个生物进化过程中,物种间的转移是一件经常发生而且再正常不过的事。准备好跟着跳跃基因一起跳进它的世界了吗?

文、图/广州日报全媒体记者 黄岚

通讯员张灿城

最新研究

物种跨越:

或为人类进化的新型遗传方式

“跳跃基因”这个名字很形象,单看字面上的含义,我们很容易理解,这种基因的特性就是“从一个地方‘跳’去另一个地方”。不过这种特殊基因的能耐,绝非我们想象中那样,仅限于在同一物种间“游走”那么简单。

不久前,在《Genome Biology》的科学期刊上,刊登了最新的研究结果,论文通过分析“跳跃基因”在不同生物体基因组中的存在,研究了它在哺乳动物中的可能作用,并由此得出结论——这些跳跃基因的活动促进了哺乳动物的进化,而人就是一种哺乳动物。

说得明白一点,就是某些基因会神通广大地“跨物种”存在,跳跃基因在哺乳动物、爬行动物、鱼类、两栖动物、节肢动物和原始物种的生物体中,具有极为相似的分布。在这次的研究中,来自阿德莱德大学遗传与进化系的研究人员,还发现了跳跃基因新的横向转移目的地——寄生虫载体,也就是说臭虫、水蛭或者蝗虫之类,都可能与我们拥有相似的基因。除此之外,他们在蝙蝠和青蛙等新的谱系中,也发现了跳跃基因家族成员“BovB”的身影。

从细菌到人类,实际上,自然界中基因的物种间转移几乎无处不在。跳跃基因就像一名身手灵活的游击队队员,能够在基因组各处移动,有时甚至会插入到其他基因中。所以在过去,它们常常被看作是一无是处的寄生虫,不需要为宿主贡献什么,就可以复制自身并一代一代地传承下去。

然而科学发展的步伐从未停歇,通过这些年的研究,人类终于发现曾被误认为是“垃圾”的跳跃基因,其实也身兼重任。没有一成不变的生活,也没有一成不变的生命。跳跃基因的存在的意义,就是为人类乃至地球上的各种不同“生命”,增加更多“可能性”。

专家解惑

在牛的体内,为何会有蛇的基因?

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