重复基因的进化一回顾与进展

基因重复是普遍存在的生物学现象, 是基因组和遗传系统多样化的重要推动力量, 在生物进化过程中发挥着极其重要的作用。基因重复有何利弊, 基因发生重复后, 2个重复子拷贝的保留在基因功能方面是否存在偏好性, 子拷贝在表达和进化速率上如何分化, 以及重复基因为什么会被保留下来一直是进化生物学领域研究的热点问题之一。该文对以上重复基因研究的热点问题进行了介绍, 并对重复基因的进化机制和理论模型及其近年来的一些主要研究进展进行了综述。     

基因重复研究进展

基因复制是基因通过不等交换,反转录转座或由全基因组复制等途径产生一个与原基因相似的基因或碱基序列,它与生物体基因组大小的进化、新基因的起源、物种的分化以及基因抗突变的能力大小等都密切相关。本文综述了复制基因的产生和保留机制、选择作用、分化的途径以及复制基因进化速率等方面的相关研究,揭示了基因复制对于生物进化的重要性,以引起大家对该领域的了解与关注。关键词：基因复制;复制基因;不等交换;反转录转座;全基因组复制     

基因重复驱动的演化：基因组学时代的回顾与展望

基因重复指基因组中一个基因通过多样化的分子机制从一个基因拷贝形成两个或多个重复拷贝的过程,是新基因起源的重要途径之一,对真核生物基因组贡献了约为一半的基因,也推动了物种的适应性演化。在过去50年中,特别是近20年进入组学时代以来,演化遗传学领域对于重复基因的产生机制、演化历程与演化动力展开了广泛而深入的讨论。一方面,重复基因的序列相似性带来的功能冗余使机体具有更强的稳健性;另一方面,重复基因的功能分歧带来了新功能与可演化性的提升。本文全面介绍了上述基因重复的机制、重复基因的命运及演化模型,最后展望了三代测序技术、基因编辑等各种高通量技术将进一步推动重复基因在遗传-发育-演化网络中角色的解析。     

植物基因起源进化研究取得新进展

动物基因中有很多逆转座基因,但长期以来,由于在拟南芥菜中发现很少的逆转座基因,因而形成了一种认为逆转座在植物基因和基因组进化中并不重要的观念。     

核糖核酸酶基因超家族分子进化

核糖核酸酶基因(Ribonuclease A, RNASE A)超家族是进化生物学中研究新基因起源及新功能演变的重要模式系统之一。RNASE A超家族中的很多成员表现出基因复制的进化模式, 而且在适应性(正)选择的驱动下, 发生了功能分化。文章综述了RNASE A超家族成员在不同动物类群中进化模式的研究进展, 包括近年来越来越多在基因组水平上开展的相关研究, 显示该基因超家族可能具有比人们以往认识的更为复杂的基因进化模式。随着越来越多动物基因组数据的产生, 对更多动物代表类群进行RNASE A超家族研究, 将有望揭示新的进化机制和功能分化, 为系统认识动物适应进化的遗传机制奠定基础。     

基因组复杂度进化的仿真研究

生物进化的主要趋势是由简单到复杂,由低级到高级。在整体进化的同时,生物界也广泛存在着局部的退化和简单化现象。为了研究生物的进化和退化并行、简单和复杂并存的现象,以及各种内、外部因素的影响,建立了一个考虑基因扩增／删除机制的进化模型,并对这个模型在各种影响因素下的进化过程进行了仿真研究。实验结果和理论分析表明,生物进化过程中的复杂化倾向主要是为了适应复杂多变的外部环境,但复杂的基因组或结构功能往往需要比较大的生存和繁殖成本,这又限制了复杂化的无限发展。当外部环境变化比较频繁,幅度比较大,而繁殖成本不高时,进化倾向于复杂化;当繁殖成本过高时,复杂化倾向被限制;而当外部环境变化很缓慢或基本稳定时,退化和简单化则成为主要趋势。     

TPR重复和ELTR排型:重复的长度变化是一种功能进化的机制

TPR重复最初定义为一个34个氨基酸的蛋白结构重复。本文用PATTINPROT软件对基因库中TPR重复长度多样性进行了分析,发现40和42个氨基酸TPR重复大量存在。含40和42个氨基酸TPR重复序列蛋白的功能分析说明,这些长的TPR重复可以赋予蛋白新的功能。根据以上分析,提出重复序列的长度变化可能是功能进化的一种发生机制。     

MicroRNA基因簇的多样性与进化

microRNA（miRNA）基因簇是一类miRNA基因在染色体上成簇排列形成的基因群.在动植物基因组中,已发现存在大量簇生排列的miRNA基因.然而这种簇生排列方式所具有的功能意义尚不完全清楚.miRNA基因簇常位于一个多顺反子内,通过共表达在胚胎发育、细胞周期和细胞分化等诸多方面发挥协同调控的功能.基于近些年来的研究进展,本文综述了miRNA基因簇在动物染色体上分布的多样性,表达与功能的协同性,以及重复和转座介导下miRNA基因簇产生与消亡的适应性进化过程.     

真骨鱼类DMRT基因家族的连锁结构及其系统发生

利用已经报道的多个物种基因组序列资源,我们通过比较真骨鱼类（Teleost fish）共有的DMRT1-5基因所在染色体位置的基因组结构特征,从基因组水平证明了真骨鱼类和四足动物的相应DMRT基因的直系同源关系,揭示了DMRT4和DMRT5是因为真骨鱼类和四足动物的共同祖先发生了染色体重复事件而由同一基因分歧演变形成的。同时通过基因连锁分析,探测到包括SNF2和elavL家族基因在内的多个可能与DMRT基因功能密切相关的基因,为进一步研究DMRT基因和它们之间可能存在的调控机制提供了新的线索。     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

肝癌中HBV和HCV基因和抗原的分布及意义

采用原位分子杂交方法检测HCV RNA及HBV X基因;采用免疫组织化学方法研究HCV核心抗原,非结构区C33c抗原及HBxAg在肝细胞肝癌中的定位及分布.结果表明(1)HCV RNA、HBV X基因在肝细胞肝癌组织检出率分别为40%(55/136)和82%(112/136).HCV RNA定位于癌细胞的胞浆内,阳性细胞呈散在、灶状及弥漫分布三种形式;HBV X基因在肝癌细胞中的分布呈胞浆型、核型及核浆型,阳性细胞也呈上述三种分布形式;(2)HCV C33c抗原、核心抗原在肝细胞肝癌中的阳性率为81%(133/164)及86%(141/164).C33c抗原定位于癌细胞及肝细胞的胞浆内;核心抗原既定位于癌细胞核中,又可定位于胞浆中.C33c抗原阳性细胞以灶状分布为主;而核心抗原阳性细