2010年5月29日 星期六

生命的處方:基因如何演化〈三〉



生命的處方:基因如何演化〈三〉




形成時死亡?

以反向定位作用製造的複製基因與原始基因不同,由於基因含有超過只預期製造一種蛋白質的DNA序列,在製造密碼部位的前方也有促進子區段,可結合其他蛋白質,而此種構造決定何時及在何種組織基因被打開,因為反向定位的複製基因品失去其促進子,無法轉錄成RNA,從前假設這些部分複製之基因從不表現並當突變累積時逐漸消失,瑞士洛桑大學的Henrik Kaessmann認為:反向定位複製基因成為「形成時死亡」(dead on arriveal)後失蹤。

然而,情況變得十分明顯,一個反向定位之複製基因有時能插入基因組接近現有促進子處而被活化,然而嚴格講應是不同促進子,因此複製基因將在不同時間或不同組織或兩者中被打開,反向定位之複製基因能以此種方式立即獲得一種新的功能。此種過程可能在我們「大人猿」(apes)產生許多最近演化出的基因,在我們祖先反向定位作用的一次爆發,大約4千5百萬年前達到頂峰,產生好幾千個複製基因,依據2005年Kaessmann領導的一個研究顯示,其中至少有60至70個演化成新基因,此次爆發可能由於一種新型遺傳性寄生蟲侵入我們的基因組引起。

聰明的基因

Kaessmann的小組如今更詳細地研究某些這類基因,他們的工作建議至少有兩個基因,稱為CDC14Bretro及GLUD2,可能與大人猿增加之認知能力有關。新基因的演化時常包括甚至更激烈的變化,在果蠅調查中,王聞發現新基因的三分之一與親代基因顯著不同,已經失去它們的部分序列或獲得新的DNA段落。

這些額外序列來自何方?在複雜細胞中,DNA對於一種蛋白質的製造密碼被打散成為幾個部分,被「非編碼序列」(non-coding sequences)隔開,當整個基因的RNA複本被做出時,非編碼片段〈內含子〉被切除,而編碼部分〈稱為外顯子〉被接合在一起,然後此種編輯過的RNA複本送到細胞之蛋白質製造工廠,基因的「模組」(modular form)大大增加突變的機會,重新移動現有基因並產生新奇的蛋白質,目前所有能發生之方式為:在一個基因內的外顯子會失去、複製或甚至與不同基因的外顯子結合,產生一個新的「嵌合基因」(chimeric gene)。〈待續〉



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