中国青年科学家《基因组研究》解析线粒体基因功能

　　

生物通报道：来自中科院昆明动物所马普进化基因组学，美国康乃尔大学（Cornell University）等处的研究人员发现，在啤酒酵母的进化支系中线粒体相关基因的功能在全基因组重复后发生了功能选择性放松，并且此种放松现象和这一进化支系中新近进化出来的高效有氧发酵机制密切相关。与此相反，进行有氧呼吸过程的酵母种属中线粒体功能则是高度保守的。这一结果提示在真核生物的进化过程中这两种重要能量代谢途径可能在进化过程中存在着某种竞争机制。

这一研究成果公布在7月30号在线发表于国际著名基因组学刊物《基因组研究》（Genome Research）（IF 11.3）上。文章的第一作者是中科院昆明动物所马普进化基因组学青年科学家小组的博士生江会锋，这一发现由他的导师王文研究员和美国康乃尔大学（Cornell University）的Gu Zhenglong教授指导完成。

线粒体是真核生物通过有氧呼吸过程产生生物能量的工厂。它存在于从酵母菌到人类的所有真核细胞中。细胞必须有能量的供给才会有活性，线粒体就是细胞中制造能量的器官。在生物体内一系列正常的生物过程，以及异常的发病过程（如糖尿病）中，线粒体也扮演了重要的角色。在这一期（8月8日）《Cell》杂志上，由美国麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究院、哈佛大学医学院和马萨诸塞州总医院的科学家组成的联合研究小组创建了迄今为止最全面的细胞线粒体的“组件清单”——一个包含近1100个蛋白质的数据库。通过对这一重要资源的挖掘研究，科学家不仅对几种关键蛋白质的生物角色和进化历史有了更深入的理解，而且确认了一种新的蛋白质编码基因的突变。

中科院昆明动物所马普进化基因组学青年科学家小组的研究人员发现，在啤酒酵母的进化支系中线粒体相关基因的功能在全基因组重复后发生了功能选择性放松，并且此种放松现象和这一进化支系中新近进化出来的高效有氧发酵机制密切相关。与此相反，进行有氧呼吸过程的酵母种属中线粒体功能则是高度保守的。这一结果提示在真核生物的进化过程中这两种重要能量代谢途径可能在进化过程中存在着某种竞争机制。

原文摘要：

《基因组研究》（Genome Research），DOI: 10.1101/gr.074674.107，Huifeng Jiang，Zhenglong Gu

注：

王文，中国科学院昆明动物所研究员，博导， 所长助理， 中德马普青年科学家进化基因组学小组组长，细胞与分子进化重点实验室常务副主任。

　　1989年毕业于武汉大学生物系， 获学士学位。1992年在已故动物遗传学家施立明院士指导下在中国科学院昆明动物研究所获得硕士学位。1995年10月-1996年6月在美国哥伦比亚大学作访问学者。1996年在施立明和吴鹤龄教授指导下在昆明动物研究所获得博士学位。1997年8月至2002年7月在美国芝加哥大学生态与进化学系作研究助理暨博士后研究。2004年获得国家基金委杰出青年人才基金。2004 年入选国家首批“百千万人才工程”2005 年任中国科学院昆明动物研究所副所长。

　　主要学术成绩：

　　在分子进化和基因起源研究方面取得了一批重要结果。近些年的研究一直紧紧围绕基因的进化和起源这一重大科学问题。为此，经过几年探索，发展出了一套研究新基因起源和进化的体系，将基因起源和发生的研究推到了一个新高度。在我们发展这一途径之前，世界上仅零星知道几个年轻的基因。目前，通过系统搜寻，我们已鉴别到了数十个年轻基因，包括最近发表的猴王（monkey king）基因和迄今发现的第一个年轻的RNA基因——sphinx（司芬克斯）基因。在我们命名为 “猴王基因”的研究中，我们第一次阐明了基因分裂是如何实现的，此前生物学界早已有“基因分裂”的猜想，但科学家一直没有找到直接的证据。此外，该基因家族也告诉我们基因的调控序列可以在很短的时间内产生。sphinx的发现揭开了基因组中众多非蛋白编码RNA基因（ncRNA）起源发生研究的第一页。对sphinx及其所在果蝇4号染色体的深入研究推翻了遗传学界近百年的一个错误认识，即该染色体无交换重组。由于该染色体是当代分子进化遗传学中的一个重要模型，我们的工作使得相关教科书有必要作相应修改。相信我们正在研究的一大批年轻基因会为人类最终揭示基因产生的规律作出更多贡献。目前已经分别在《Science》、《Nature Genetics》、《PNAS》、《Nature》、《Nature Review Genetics》、《Genetics》、《Mol Bio Evol》、《中国科学》、《科学通报》等一系列重要学术杂志上发表多篇论文。