<rt id="2ssej"><meter id="2ssej"></meter></rt>
  • <wbr id="2ssej"></wbr>

      <tt id="2ssej"><noscript id="2ssej"></noscript></tt>
    1. <rt id="2ssej"></rt>

        <cite id="2ssej"></cite><rp id="2ssej"></rp>

      1. 圖片新聞

        水生所揭示新基因chiron在斑馬魚胚胎發育和適應性演化中的重要作用

          自達爾文時代以來,生物學家一直關注著一個重要的問題:生物是如何從共同的祖先演化成為豐富多樣的物種的?新基因的產生是生物演化和物種多樣性形成的重要源泉。研究新基因的起源機制,實質上也是在探究生命演化的根源。然而,在分子水平上,新基因是如何被保留下來,又是如何整合到已有的網絡通路中,以及對生物的適應性演化具有哪些貢獻,仍然沒有得到很好的研究。 

          中國科學院水生生物研究所魚類系統學與生物地理學學科組通過對魚類的基因組進行比較分析,在模式生物斑馬魚中鑒定到了一個新的嵌合基因(chiron)。首次系統性地研究了新基因的起源、演化、表達模式、分子功能以及信號通路的整合過程,并進一步地探討了鯉科魚丹 亞科(Danoninae)魚類在東南亞水生環境中產生廣泛適應性進化的分子機制。 

          約在4800-5400萬年前的魚丹 亞科魚類中,一個高度保守的管家基因煙酰胺磷酸核糖轉移酶(Nicotinamide phosphoribosy transferase, NAMPT)經過反轉座的過程形成了CDNA,并插入到基因組中其它的位置,通過在其上游區域招募到一段蛋白編碼序列,形成了一個新的嵌合蛋白基因,稱之為祖先的chiron基因。大約在100-400萬年前,chiron基因通過革新-擴增-分化(Innovation–Amplification–Divergence (IAD))的模式,特異性地在斑馬魚中產生了5個重復拷貝(chiron1-5)。基因表達數據證明,chrion基因很可能起源于胚胎早期發育過程中,隨著功能的演化其表達部位逐漸延伸到精巢中。細胞實驗證明chrion蛋白具有NAD+限速酶的功能,能夠有效的提升細胞中NAD+的水平。通過Morpholino敲降和CRISPR-Cas9基因編輯技術,證明chiron是斑馬魚胚胎發育的必需基因,這一結果為魚類新基因的功能研究增添了一個嶄新的證據(圖1)。 

         

          圖1 新基因chiron的起源和功能

          進一步研究發現,新基因chiron通過直接催化NAD+的限速反應,整合到了古老的核心網絡NAD+合成通路中,并促進該信號通路中的兩個能量代謝基因nmnat1naprt在魚類中發生了正向選擇,從而系統性地驅動整個NAD+生物合成通路的協同演化(圖2)。 

         

          圖2 新基因chiron促進NAD+合成通路的協同演化 

          NAD+是一種重要的輔助因子,在新陳代謝的過程中起到了至關重要的作用。在能量緊缺時(如缺糖、禁食、限制熱量和運動),NAD+的表達水平會顯著增加。因此,通過調節NAD+的水平,chiron基因可能起到了一種重要的生理穩態機制的作用,通過持續性地維持細胞中的NAD+水平,確保NAD+的充足性,進一步地提高魚丹 亞科群體對不同生態環境的適應能力,尤其是在食物短缺和能量匱乏的關鍵時期。此外,有研究表明提高NAD+能延緩哺乳動物的衰老和延長壽命。那么,利用新基因chiron對整個NAD+合成途徑(nmnat1naprt)進行系統性地改善,也為提高細胞的NAD+水平提供了新的思路,有可能進一步地推動人類的抗衰老和延長壽命等生物醫學領域的研究。 

          本研究工作以“The new chimeric chiron genes evolved essential roles in zebrafish embryonic development by regulating NAD+ levels ”為題,于20211月,在線發表于《Science China Life Sciences (文章鏈接:https://doi.org/10.1007/s11427-020-1851-0)。該工作由方成池博士等人完成,水生所為第一完成單位,水生所何舜平研究員為通訊作者。該研究得到了中科院先導專項B、國家自然科學基金委員會重大研究計劃以及國家自然科學基金青年基金等項目的資助。  

          同時,該工作還受到演化領域相關學者的關注,芝加哥大學生態與演化系的龍漫遠教授發表評論:斑馬魚物種特異性基因chiron的發現,打破了演化領域的兩個觀念上的禁錮:1.基因功能的重要性和基因的保守性呈正相關;2.個體的早期胚胎發育主要是由保守基因來調控的。新基因chiron在早期胚胎發育中的重要作用,一方面證明了新基因可以起到必須基因的作用,另一方面也證明了新基因能夠調控胚胎的早期發育。該評論以“A zebrafish-specific chimeric gene evolved essential developmental functions: discussion of conceptual significance”為題,發表在《Science China Life Sciences》(文章鏈接:https://doi.org/10.1007/s11427-021-1884-2)。 

        亚洲免费每日在线观看,一本大道香蕉高清视频,chinese丰满熟妇videos,freesexmovies性护士 网站地图