【中國科學報】我科學家闡明重複基因表達分化分子機制

2020-12-17 中國科學院

　　中國科學院植物研究所孔宏智研究組對重複基因表達分化的模式、過程和機制進行了研究，並取得重要突破。相關論文日前在線發表於《植物生理學》。

　　研究人員以擬南芥中的APETALA1（AP1）和CAULIFLOWER（CAL）基因為例進行了研究，這兩種基因在表達的時、空、量上均有差異，且差異與其調控區一些轉錄因子結合位點的存在與否有關。在眾多的轉錄因子結合位點中，AP1調控區的一個位點是導致兩個基因表達分化的重要原因。該位點使AP1既能自調控、又能被CAL調控，從而能夠長時間維持較高的表達水平。

　　通過進化分析，研究人員發現該自調控位點是在擬南芥和琴葉擬南芥的最近共同祖先中獲得的，是對祖先基因中個別鹼基的修飾。研究還發現，AP1和CAL在調控元件上的差異是逐漸積累的，前者在保留祖先所有轉錄因子結合位點的同時獲得了新的調控元件，而後者在進化的早期就丟失了多個轉錄因子結合位點。

　　該研究結果不僅闡明了AP1和CAL表達分化的分子機制，而且揭示了調控元件和表達模式進化的過程和特點。特別值得一提的是，該研究表明重複基因的表達分化其實是一個非常複雜的動態過程，不能用簡單的經驗模型來解釋。研究結果對於理解基因表達進化的模式和機制具有重要意義，同時為深入理解重複基因的表達分化提供了新的思路。

　　（原載於《中國科學報》 2016-04-20 第4版 綜合)

相關焦點

  • 【中國科學報】科學家揭示智障相關蛋白分子機制
    位於X染色體上的CDKL5基因編碼了一種蛋白激酶，科學家從患有嚴重智障並伴隨幼兒痙攣症的一類患兒中發現這個基因的突變。但目前人們對於CDKL5在神經系統發育中的功能知之甚少。此前，該研究組發現，CDKL5是一種在大腦中高表達的蛋白，並在神經元樹突及軸突的形成過程中發揮關鍵作用。
  • 研究首次闡明PARG調控基因表達機制
    新研究揭示出了這一分子在基因表達調控中的作用。相關論文發表在10月25日的《分子細胞》（Molecular Cell）雜誌上。 細胞在整個生命過程中遭受到各種壓力。其中的一些壓力可以導致DNA損傷。幸運的是，細胞可利用幾種機制來修復這些損害。DNA雙鏈斷裂是染色體遭受的一種最嚴重的損害。如果細胞要繼續分裂就必須修復這種斷裂。
  • 陳竺專訪:在分子水平闡明中藥複方作用機制是完全可能的
    我們的研究從分子生物學和生物化學的角度，詳盡闡明了複方黃黛片治療APL的分子機理。結果顯示，四硫化四砷是本方的「君藥」，它直接作用於癌蛋白，通過誘導其降解，從根本上逆轉癌細胞的瘋長，使其分化成熟。丹參酮和靛玉紅作為本方的輔助藥物，主要是通過促進癌蛋白的泛素化並加快其降解，進一步促進白血病細胞的分化成熟，抑制癌細胞的細胞周期及分裂增殖來發揮作用。
  • 「中國科學報」花開有時的基因奧秘
    李培金給《中國科學報》舉了一個例子，玉米在開花時期對高溫異常敏感，如果在七月份高溫天氣開花，會導致雌雄花期不協調和授粉失敗等問題，嚴重時顆粒無收，給農業生產帶來重大損失。 「因此，深入解析植物的開花機制，對植物分子輔助育種、提高作物產量具有重要的現實意義。」
  • 【中國科學報】我國科學家解析真核生物基因表達調控新機制
    中科院上海植物逆境生物學研究中心何躍輝課題組發現，染色質修飾與mRNA轉錄起始及加工有著相互依存關係，兩者協同作用，以提高成熟mRNA及基因表達的水平。相關成果2月29日在線發表於《自然—植物學》雜誌。　　據了解，mRNA前體的轉錄起始在表觀遺傳學水平上受到多種轉錄因子以及染色質修飾與重塑的調控。
  • 科學家揭示「刺蝟基因」功能的階梯式演化
    7月14日，《自然-生態與進化》在線發表了一項研究，科學家闡明了脊椎動物祖先——文昌魚神經系統分化的關鍵步驟，並找到其與脊椎動物在分化中的差異，這些差異可能是導致脊椎動物中樞神經系統高度複雜化的重要原因。 而這一切，都與一種名叫「刺蝟」的基因密切相關。
  • Nature:科學家揭秘下丘腦發育的分子架構機制
    2020年5月9日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Nature上題為「Molecular design of hypothalamus development」的研究報告中，來自維也納醫科大學等機構的科學家們通過研究揭示了下丘腦發育的分子設計機制。
  • 科學家揭示作物離體細胞胚性分化調控機制—新聞—科學網
    近日，山東農業大學作物生物學國家重點實驗室教授曾範昌科研團隊成功揭示了作物離體高效胚性分化的表觀調控分子基礎。相關成果發表於國際期刊《植物生物技術》。
  • 【中國科學報】《分子植物》:不止「雙十二」
    「因為現在根本不需要我推薦，植物科學研究領域肯定都知道這本刊物。它在國際上有極高的認可度和影響力。」於峰告訴《中國科學報》。　　2019年SCI影響因子達12.084、最新5年影響因子為12.744，在植物科學領域研究類期刊中穩居第二、連續9年在亞洲同領域期刊中排名第一，《分子植物》是如何成為我國主辦的世界一流科技期刊和植物科學領域頂尖期刊之一的？
  • 紅蘋果著色分子機制獲揭示—新聞—科學網
    4月2日，《自然-通訊》在線發表了中國科學家的最新成果，詮釋了蘋果為什麼這樣紅的奧秘。中國農業科學院果樹研究所（以下簡稱果樹所）蘋果資源與育種創新團隊在完成了蘋果花葯培育純系高質量基因組測序的基礎上，揭示了反轉座子控制紅蘋果著色的分子機制。 「栽培蘋果通常是二倍體，基因組高度雜合且經過全基因組複製，致使常規品種基因組測序組裝困難。」
  • 科學家揭示植物MKK基因家族新的擴張機制
    進一步分析發現這些基因重複事件是由於植物整個基因組重複引起的。 科學家揭示植物MKK基因家族新的擴張機制 　　5月29日，BMC Genomics 在線發表了中國科學院上海辰山植物科學研究中心植物抗逆與分子進化
  • 闡明缺氧誘發癌症的分子機制
    2017年9月9日 訊 /生物谷BIOON/ --日前，一項發表在國際雜誌Gene上的研究報告中，來自德克薩斯大學的研究人員通過研究闡明了缺氧和HOTAIR分子之間的關聯，缺氧是一種降低機體組織氧氣流動的狀況；而HOTAIR分子是一種非編碼RNA分子，其主要參與多種類型癌症的發生。
  • 科學網—油菜花色形成分子機制獲揭示
    本報訊 近日，國際期刊《植物雜誌》發表華中農業大學教授傅廷棟團隊發現的油菜花色形成的分子機制，為利用生物工程技術改良油菜花色
  • Cell:科學家闡明受精卵早期發育的分子機制 有望理解生命起源的奧秘
    圖片來源：Salk Institute/Waitt Advanced Biophotonics Core Facility近日，一項刊登在國際雜誌Cell上的研究報告中，來自索爾克研究所等機構的科學家們通過研究首次從單個培養的細胞創造出了小鼠囊胚樣結構
  • Science:科學家闡明機體細胞糖酵解與基因轉錄之間的神秘關聯
    2018年5月12日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際著名雜誌Science上的研究報告中，來自德克薩斯大學等機構的科學家們通過研究發現，在脂肪細胞分化期間，NAD+的合成和消耗或能整合葡萄糖代謝和基因轉錄過程；文章中，研究人員深入闡明了機體中的葡萄糖如何轉化成為脂肪，相關研究或為後期研究人員開發新型疾病療法提供了新的思路和方向
  • 理解罕見糖尿病的發病機制或有望幫助闡明機體胰島素產生的奧秘
    近日，一項刊登在國際雜誌Journal of Clinical Investigation上的研究報告中，來自埃克塞特大學等機構的科學家們通過對罕見類型的糖尿病進行研究揭示了胰島素產生的分子機制；研究者表示，揭示為何嬰兒會患上一種罕見類型的糖尿病
  • 基因表達的噪音如何影響細胞命運?
    VarID根據基因表達譜的相似性將細胞連接起來，並在局部相似細胞群中量化基因表達的變異性（或噪音）。近日，德國馬克斯普朗克研究所的Dominic Grün研究員提出了一種基於單細胞數據量化必需基因表達變異性的方法。
  • 首個山蒼子基因組圖譜:揭秘精油合成分子機制—新聞—科學網
    4月3日，《自然—通訊》在線發表中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所（以下簡稱亞林所）研究員汪陽東團隊的重要成果。該團隊成功組裝全球首個染色體級別的高質量山蒼子基因組圖譜，並基於此揭示樟科物種進化及其精油合成分子機制。
  • 【中國科學報】真菌次級代謝研究獲系列成果
    然而，大量真菌基因組測序表明，真菌中超過90%的次級代謝產物合成基因簇處於沉默狀態，極大地限制了新代謝產物的發現及其合成機制研究。中國科學院微生物研究所真菌學國家重點實驗室研究員尹文兵課題組針對真菌中大量「隱秘」基因簇的問題，長期從事從基因到次級代謝產物的研究，主要方向包括真菌次級代謝產物激活、生物合成及其調控機制研究，近一年來取得了三個具有系統性和原創性的成果。
  • 科學網—再探獼猴桃基因奧秘
    在這一基礎上，研究團隊日前利用三代測序技術（單分子測序）和三維基因組（Hi-C）技術，構建了毛花獼猴桃品種「華特」基因組的精細圖譜。 「研究中遇到的主要難點和挑戰是，獼猴桃基因組因為是雌雄異株生殖方式引起的高度雜合，基因組組裝時雜合位點與重複序列不易區分。但我們利用最新三代測序技術很好地解決了這一難題。」劉永勝接受《中國科學報》採訪時表示。