人類和酵母居然這么像
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng) / 2019-03-16 09:19:57
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，雖然人類和酵母已經(jīng)在不同的道路上進(jìn)化了十億年，但我們之前的相似之處仍然非常多。他們將四百多個(gè)人類基因分別插入到酵母細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)大約50%的基因能夠行使功能讓這種真菌存活下來(lái)。這項(xiàng)研究發(fā)表在Science雜志的網(wǎng)站上。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，雖然人類和酵母已經(jīng)在不同的道路上進(jìn)化了十億年，但我們之前的相似之處仍然非常多。他們將四百多個(gè)人類基因分別插入到酵母細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)大約50%的基因能夠行使功能讓這種真菌存活下來(lái)。這項(xiàng)研究于二月二十一日提前發(fā)表在Science雜志的網(wǎng)站上。
“這很神奇，”印第安納大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家Matthew Hahn評(píng)論道。“這意味著，即使經(jīng)過(guò)十億年的分歧，同樣的基因仍舊行使同樣的功能?！?br />
眾所周知，人類和酵母存在一定的分子相似性。三分之一的酵母基因可以在人類基因組中找到對(duì)應(yīng)的版本。酵母和人類的對(duì)應(yīng)蛋白，在氨基酸序列上平均重疊32%。
人類和酵母的共享基因引起了德克薩斯大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)家Edward Marcotte的興趣。酵母是沒(méi)有血液的單細(xì)胞生物，但它們攜帶著負(fù)責(zé)脊椎動(dòng)物新血管生長(zhǎng)的基因，這些基因幫助酵母應(yīng)答壓力?！拔覀兿胫澜湍负腿祟惢蛟诠δ苌系南嗨瞥潭龋盡arcotte說(shuō)。
他和研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性分析了，人類基因是否能夠在酵母中起作用。研究人員選擇了414個(gè)決定酵母存活的基因，比如說(shuō)控制代謝和處理廢物的基因。他們將酵母基因關(guān)閉或者去除，然后送入相應(yīng)的人類基因。如果酵母能夠在培養(yǎng)皿上生長(zhǎng)，就說(shuō)明人類基因成功行使了酵母基因的功能。
研究人員發(fā)現(xiàn)，有176個(gè)人類基因可以讓酵母存活下來(lái)。Marcotte指出，四百多個(gè)酵母基因中大約一半能被人類基因代替，這些人類基因在酵母中仍舊能夠行使功能，它們是酵母和人類的共同祖先留下的遺產(chǎn)。
那么這些基因具有怎樣的特點(diǎn)呢？研究人員評(píng)估了一百多種可能的影響，從基因長(zhǎng)度到蛋白質(zhì)豐度。他們發(fā)現(xiàn)，人類基因是否能夠替代酵母基因，并不取決于DNA序列的相似程度。在一組密切合作的人類基因中，要么大多數(shù)都能替代酵母基因，要么大多數(shù)都不能替代。舉例來(lái)說(shuō)，在促進(jìn)DNA復(fù)制的一個(gè)通路中，任何基因都不能替代。但在制造膽固醇的分子通路中，幾乎所有基因都能夠替代。
這項(xiàng)研究只說(shuō)明配備了人類基因的酵母可以生存，并未展示這些酵母能否與天然酵母競(jìng)爭(zhēng)，美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心的進(jìn)化生物學(xué)家Eugene Koonin評(píng)論道。不過(guò)這項(xiàng)研究有力地證明了一個(gè)曾經(jīng)受到質(zhì)疑的觀點(diǎn)：不同生物的對(duì)應(yīng)基因具有類似的功能。
Marcotte認(rèn)為人們應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步利用酵母進(jìn)行研究。過(guò)去研究者們一般是在酵母細(xì)胞中插入單個(gè)基因，其實(shí)可以引入一組自己感興趣的基因，這將有助于開發(fā)新藥物或者研究疾病中出現(xiàn)問(wèn)題的分子回路。
Kachroo A H, Laurent J M, Yellman C M, et al. Systematic humanization of yeast genes reveals conserved functions and genetic modularity[J]. Science, 2015, 348(6237): 921-925. DOI: 10.1126/science.aaa0769
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