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章鱼,鱿鱼和墨鱼保留了违反遗传指令的能力,在飞行中编辑基因

2019-07-30 09:25:03 来源:工人日报

  

章鱼,鱿鱼和墨鱼保留了违反遗传指令的能力,在飞行中编辑基因

Octopus
2010年7月9日,位于德国西部奥伯豪森海洋生物水族馆的一个名叫保罗的章鱼在他的水族馆游泳。 照片:Getty Images / AFP / PATRIK STOLLARZ

正如任何海洋生物学家所证实的那样,章鱼和鱿鱼 - 属于头足类动物子类的生物,被称为鳗鱼 - 。 这些生物表现出来的行为复杂性在无脊椎动物世界中是无与伦比的,而这正是研究科学家如此重要兴趣的神经复杂化的进化途径。

周四发表在“细胞”杂志上的揭示了一些令人惊讶的事情 - 章鱼及其亲属大量使用RNA编辑而牺牲了基因组DNA的进化。 例如,在鱿鱼脑中,超过60%的RNA转录本通过编辑进行记录,而人类中只有不到1%。

“进化上,这是一个大问题,”斯坦福大学遗传学助理教授Jin Billy Li没有参与这项研究,

DNA或脱氧核糖核酸是携带遗传信息的分子,包括在这个星球上几乎所有生物体中编码蛋白质的指令。 另一方面,RNA是核糖核酸的缩写,具有两种功能 - 信使,忠实地复制DNA中包含的信息(称为转录的过程),以及蛋白质制造商(称为翻译的过程)。

在大多数生物中,只有通过改变基础DNA代码才能改变读出来制造蛋白质的信息。 然而,还有另一种方法可以改变生物体产生的蛋白质的性质 - 不需要它来改变DNA指令。 这个过程称为RNA编辑,在大多数动物群体中是极少见的例外,但在喙状头足类动物中,这似乎很普遍。

“基本上,这是一种制造不在DNA中编码的蛋白质的机制。 它们不存在于基因组序列中,“Eli Eisenberg,以色列特拉维夫大学的生物物理学家,以及详细研究结果的研究的共同作者, 。 “对于这些头足类动物,这不是例外。 这是规则。 规则是大多数蛋白质都在编辑中。“

根据该研究,鱿鱼,章鱼和墨鱼含有数以万计的“重新编码位点”,其中RNA编辑产生的蛋白质与DNA中编码的蛋白质不同。 例如,鱿鱼有大约20,000个基因和至少11,000个活性RNA编辑位点。 相比之下,更原始和不太复杂的头足类动物鹦鹉螺的RNA编辑发生在比鞘类动物更低的数量级。

然而,这些重新编码站点的保护价格很高 - 进化速度较慢。 研究人员发现,像章鱼和鱿鱼这样的RNA重构器,它们在RNA可编辑基因中无法提供DNA突变,已经放弃了经常变异的DNA的进化益处。

“我们通常会考虑使用它能够应对某些挑战的进化 - 那么为什么不使用RNA重新编码呢? 现在,我们有一个例子,说明当我们大量使用RNA编辑时会发生什么。 我们知道这是有代价的,“艾森伯格告诉Cell Press。 “价格正在减慢基因组的进化......头足类动物可能选择将这种RNA讨价还价放在基因组进化上,也许脊椎动物做出了另一种选择 - 他们更喜欢基因组进化而不是编辑。”

有几个问题仍然没有答案。 例如,导致这些coeloids打开其RNA编辑机制的环境因素仍然没有被完全理解,这种多产编辑的后果也是如此。


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(责任编辑:有户抒)
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