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植物钟基因在人类细胞中也起作用

2010-12-10 23:24 岳东方 PNAS 阅读 0
核心摘要: 加州大学戴维斯分校的研究人员发现,植物生物钟基因JMJD5与人类细胞中的同源基因高度相似,且两者可以跨物种互换功能。该基因通过组蛋白修饰调控昼夜节律,敲除后生物钟加快。研究提示这可能是一个趋同进化的例子,而非共同祖先遗传。成果发表于PNAS。

加州大学戴维斯分校的研究人员鉴定出在植物生物钟控制中起作用的一个基因,该基因不仅与人细胞中的一个基因非常相似,而且该人类基因可以在植物细胞中表达,反之亦然。一个基因跨越差别如此大的物种,行使相同功能是非常令人吃惊的。该研究成果发表在2010年11月29日出版的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

保持准确的生理节律对于活体来说至关重要,从动物保持睡眠/清醒的循环到控制植物开花。动物、植物及真菌都具有生物钟,它们以相同方式起作用,但以不同成分组成。新鉴定的基因是一个特例。

加州戴维斯分校的Stacey Harmer教授和博士后Matthew Jones,及赖斯大学和索尔克生物研究所的研究者共同鉴定了JMJD5(Jumonji-containing domain5)基因,该基因是通过在现存拟南芥数据库搜索与主要植物生物钟基因TOC1协同作用的基因发现的。JMJD5表达的蛋白能够实现组蛋白的化学修饰,通过组蛋白修饰,DNA才能够包装,才可能调控基因启动或关闭。

研究表明,在敲除了该基因的拟南芥体内的生物钟加快。在人体内发现了一个类似的基因,该基因缺乏的人类细胞的生物钟也加快。当研究人员将植物的该基因插入到有缺陷的人类细胞时,生物钟又恢复正常,反之亦然。

由于其它生物钟基因在人类和植物之间差异较大,Harmer认为相似基因在植物和人体内具有相同功能这一事实可能是集中进化的一个范例而不是由遥远的同一祖先传下来的。集中进化就是两个物种面对同一问题得出相同结论,但是可能出发点显著不同。

岳东方 编译

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