福建農(nóng)林大學研究團隊揭示基因“開關(guān)”演化新規(guī)律
記者3月25日從福建農(nóng)林大學獲悉，由該校教授朱方捷領(lǐng)銜的研究團隊通過高通量解析40個MYB家族轉(zhuǎn)錄因子的DNA序列特異性，闡明了起源于共同祖先的轉(zhuǎn)錄因子在進化中實現(xiàn)相互功能區(qū)分的新機制，并鑒定出調(diào)控菌草纖維素合成的關(guān)鍵MYB因子。該成果為解決高等動植物研究中，困惑已久的轉(zhuǎn)錄因子“特異性悖論”問題提供了全新見解，有望加快菌草在新能源新材料領(lǐng)域的應(yīng)用，于近日發(fā)表于國際期刊《宏》與《國際分子科學》上。
據(jù)介紹，轉(zhuǎn)錄因子是一類控制基因“開關(guān)”的蛋白質(zhì)，其可識別、結(jié)合特定的DNA序列，讀取各基因附近的DNA“密碼”，并轉(zhuǎn)換成基因表達水平的調(diào)控信息。轉(zhuǎn)錄因子是決定細胞命運的關(guān)鍵，也是細胞重編程、再生醫(yī)療、農(nóng)業(yè)育種的重要靶標。高等動植物的基因組在進化中經(jīng)歷了多次復制事件，產(chǎn)生了大量來源于共同祖先，識別的DNA序列極為相似的轉(zhuǎn)錄因子。但令人費解的是，這些轉(zhuǎn)錄因子所結(jié)合、調(diào)控的靶標基因，以及所行使的生理功能卻可能截然不同，這一現(xiàn)象被稱為“特異性悖論”。
“我們的研究發(fā)現(xiàn)，雖然許多轉(zhuǎn)錄因子單體識別的DNA序列極其相似，但形成同源二聚體后，則可識別各自獨特的DNA序列，這種機制可解釋進化史中起源于共同祖先、高度相似的旁系同源轉(zhuǎn)錄因子，如何逐步產(chǎn)生功能分化，進而增加高等動植物機體的復雜性與環(huán)境適應(yīng)性。”朱方捷說。
福建農(nóng)林大學整合該校海峽聯(lián)合研究院，以及國家菌草工程技術(shù)研究中心兩大優(yōu)勢平臺，實現(xiàn)了基礎(chǔ)科研與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的高效銜接。“本次研究的MYB家族轉(zhuǎn)錄因子是調(diào)控木質(zhì)纖維素合成的重要因子，決定著菌草的重要農(nóng)藝性狀與生產(chǎn)加工性能，如作為生物質(zhì)材料的力學性能、作為生物質(zhì)新能源的效能等。團隊也鑒定到了調(diào)控菌草纖維素合成的關(guān)鍵MYB因子。”朱方捷說，這一成果將促進中國特色的“幸福草”——菌草開拓新能源新材料領(lǐng)域的應(yīng)用，同時也表明轉(zhuǎn)錄因子同源二聚體識別的非編碼DNA序列，可作為動植物種質(zhì)創(chuàng)新中的精準育種靶標。
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