人類和酵母居然這么像
中國微生物菌種查詢網(wǎng) / 2019-03-16 09:19:57
科學家們發(fā)現(xiàn)，雖然人類和酵母已經(jīng)在不同的道路上進化了十億年，但我們之前的相似之處仍然非常多。他們將四百多個人類基因分別插入到酵母細胞中，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。這項研究發(fā)表在Science雜志的網(wǎng)站上。
科學家們發(fā)現(xiàn)，雖然人類和酵母已經(jīng)在不同的道路上進化了十億年，但我們之前的相似之處仍然非常多。他們將四百多個人類基因分別插入到酵母細胞中，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。這項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，”印第安納大學的進化生物學家Matthew Hahn評論道?！斑@意味著，即使經(jīng)過十億年的分歧，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應的版本。酵母和人類的對應蛋白，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系統(tǒng)生物學家Edward Marcotte的興趣。酵母是沒有血液的單細胞生物，但它們攜帶著負責脊椎動物新血管生長的基因，這些基因幫助酵母應答壓力?！拔覀兿胫澜湍负腿祟惢蛟诠δ苌系南嗨瞥潭?，”Marcotte說。
他和研究團隊系統(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個決定酵母存活的基因，比如說控制代謝和處理廢物的基因。他們將酵母基因關閉或者去除，然后送入相應的人類基因。如果酵母能夠在培養(yǎng)皿上生長，就說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個人類基因可以讓酵母存活下來。Marcotte指出，四百多個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呢？研究人員評估了一百多種可能的影響，從基因長度到蛋白質(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。舉例來說，在促進DNA復制的一個通路中，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。
這項研究只說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爭，美國國家生物技術信息中心的進化生物學家Eugene Koonin評論道。不過這項研究有力地證明了一個曾經(jīng)受到質(zhì)疑的觀點：不同生物的對應基因具有類似的功能。
Marcotte認為人們應當進一步利用酵母進行研究。過去研究者們一般是在酵母細胞中插入單個基因，其實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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