Nature综述报道青年科学家小组新成果

　　

生物通报道：来自中科院昆明动物研究所中德马普进化基因组学青年科学家小组在对黑腹果蝇亚群中的一个新基因nsr功能起源及进化研究中取得进展，这一研究成果公布在国际著名遗传学杂志《PLoS Genetics》上，并被推荐为Featured Research。文章一经发表，Nature综述《Nature Reviews Genetics》的相关专栏就其进行了报道，高度评价该工作颠覆了年轻新基因往往功能不重要的传统观点，以及阐明新近起源的年轻基因可以通过调控已有的重要基因来建立新的功能通路和捕获重要生物学功能。

这一研究是由昆明动物所马普进化基因组学青年科学家小组丁昀等在导师王文研究员的指导下完成，王文研究员早年毕业于武汉大学生物系，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。

基因重复是新基因和新功能产生的最主要的方式之一。然而，在分子水平，新产生的重复基因如何通过通路整合而获得生物学功能以及产生适应性性状却并不清楚。

在这篇文章中，研究人员对黑腹果蝇亚群（Drosophila melanogaster subgroup）里新近产生的kep1基因家族的生物学功能及分子机制进行了研究。通过序列和表达分析发现其中的一个新基因nsr（novel spermatogenesis regulator）在进化过程中受到了强烈的达尔文正选择的作用并显出了新的亚细胞定位特征。基因敲除和全转录组测序分析的结果则进一步表明nsr通过转录后调节几个重要的Y染色体连锁的育性因子参与精子的个体化（sperm individualization）和卷曲折叠（sperm coiling）过程，并对精子轴丝结构的完整性有重要贡献。此外，外群物种里的祖先基因缺乏同nsr相似的精巢表达模式但具备相应的顺式调控元件说明：祖先基因在重复前对雄性生殖力应该无明显作用；反式调控元件的变化很可能通过赋予nsr新的表达模式而促使它经历新功能化（neofunctionalization）的过程。

原文摘要：

Evolution: Young genes are essential too

The traditional wisdom in evolutionary genetics is that essential genes are usually the older ones that have been maintained over long evolutionary time frames. Two studies of young genes in species of Drosophila reveal that in fact essential genes are just as likely to be young, and that new genes can quickly integrate themselves into key pathways to take on essential roles.

作者简介：

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。