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研究得較為清楚的原核生物基因組

生活 更新时间:2024-08-10 17:09:55

研究得較為清楚的原核生物基因組(真核生物基因組中大量的内含子從哪來)1

在真核生物體的基因組中,基因區域通常被稱為内含子的片段所打斷。内含子是序列中斷的基因,作為信使RNA的一部分必須被删除。生物學家在四十年前發現這些中斷的片段。從那時起,内含子的起源變得越來越神秘,作為一個不規則的曆史積累的證據,在進化過程中,很少有引入大量新的内含子的時間點。但奇怪的是現代基因組中内含子卻無處不在。

這麼多的内含子是怎麼來的?為什麼内含子積累如此不平衡?發表在10月27日的Nature上,由CNR的研究人員Jason Huff和Daniel Zilberman以及三藩州立大學的Scott Roy合作,開始回答這些問題。

要找出内含子是怎麼來的機制,作者們研究了兩個親緣關系較遠、有相當多新引入的内含子的藻類Micromonas pusilla和Aureococcus anophagefferens。M. pusillad有上千高度相似的剪接體内含子,還是個未解決的機制。這些内含子的單元有特别的長度和序列。他們發現新的内含子主要來自于被稱為DNA轉座子的遺傳單元,轉座子可以跳入基因組進入基因,如果它們正确地移走的話不影響蛋白質的生産。這種方式會帶來新的内含子。

在它們的基因組中,短的、非自主的轉座子産生成千上萬的内含子。每一個轉座子攜帶一個剪切位點。其它的剪切位點是在轉座子插入時增加的,這讓RNA能實現完美的拼接。序列的分布會根據密碼子偏好性而增加,轉座子産生的内含子也呈現同樣的偏好性。

研究得較為清楚的原核生物基因組(真核生物基因組中大量的内含子從哪來)2

圖片來自于加州大學伯克利分校網站該文章新聞報道

這些轉座子插入預先存在的核小體之間,這樣多個核小體附近的插入産生核小體大小的中間段。所以轉座子的插入和序列的選擇也許可以解釋内含子的偏好以及在真核生物中盛行的核小體大小的外顯子。

由于DNA轉座子能在基因組中快速增值然後停止,這能解釋為什麼内含子戲劇性般突然出現在真核生物的進化中。這兩種藻類和轉座子之間的進化距離顯示,這兩個例子是獨立産生的,提示了作者概括的機制可以對内含子是怎樣産生的做常規性的解釋。

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