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《中国遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编(2004-2008)》2008年
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新基因的起源进化及其在物种发育和进化中的作用

王文  
【摘要】:新基因的起源进化是生物进化中的一个重要生物学过程,许多新基因的出现都可能伴随着新的适应性性状的出现(Long 等,Nat Rev Genet,2003)。我们首先通过大规模试验筛选的办法在果蝇中鉴别到了数十个年轻新基因。其中 sphinx 基因为首个鉴定到的年轻非蛋白编码基因(Wang 等,PNAS,2002),monkey-king 基因提供了基因如何分裂的典型案例(Wang 等,Nature Genetics,2004),Hun 基因则说明了经典的基因重复模型如何产生具有新功能的基因(Arguell 等,PLoS Genetics,2007)。对所有那些经基因重复而来的年轻基因的结构分析发现散在型的基冈重复主要是通过非等位同源重组(non-allelic homologous recombination)实现,而不是传统上认为的非法重组(illegitimate recombination)进行 (Yang 等,PLoS Genetics,2008)。基于最新的果蝇基因组数据,我们新近在全基因组水平分析了新基因起源的一般特征,我们发现基因重复贡献了约78%的新基因,逆转座 (retroposition)产生了约10%的新基因,最令人惊奇的是基因的从头起源(de novo origination)产出了11%多的基因(Zhou et al.,Genome Research,2008)。此前一直认为基因的从头起源是很少的事件。我们在酵母中发现的一个从头起源的基因也证明了这一机制的将遍性(Cai 等,Genetics,2008)。针对这些新基因可能带来的功能后果,我们已经开始研究了一些年轻基因的生物学功能。初步结果提示新基因可以在发育和物种的适麻性状的形成中起到重要作用。如 sphinx 基因在果蝇雄性求偶行为中起着关键作用(Dai 等,PNAS, 2008),而一个年轻细胞凋亡基因家族的出现则在黑腹果蝇的精子形成中起着重要作用(丁昀等,未发表数据)。上述一系列结果揭示了新基因起源进化的机制和一般模式,也揭示新基因起源后对物种的进化和发育有重要后果。

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