基因复制事件赋予寄生蜂毒液细胞毒性及卵子发生调控新功能

来自国内的研究人员通过追踪寄生蜂中半胱氨酸-S-共轭β-裂解酶基因的进化，揭示了基因复制通过新功能化（neofunctionalization）驱动毒液细胞毒性和卵子发生调控的分子机制，为基因家族功能多样性演化提供了关键理论框架。

　　

基因复制（gene duplication）及其后的新功能化（neofunctionalization）是进化创新产生的重要机制。本研究通过追踪寄生蜂（Chalcidoidea超科）中属于大尿氨酸氨基转移酶（kynurenine aminotransferase）家族的半胱氨酸-S-共轭β-裂解酶（cysteine-S-conjugate beta-lyase）基因的演化历史，发现一个高度保守的、单拷贝且定位于线粒体的生理性基因发生显著复制事件。其中一份拷贝被招募至毒液系统，并获得针对寄主细胞的毒性功能。

在新功能化过程中，研究人员观察到一系列关键演化改变：包括祖先线粒体定位的丧失、酶活性的丢失、分泌信号肽（secretory signal peptide）的获得、表达模式的转变、正选择（positive selection）作用以及新蛋白质-蛋白质相互作用的建立。此外，另一复制拷贝在蜂卵巢中专化，并被重新用于调控卵子发生（oogenesis）。

值得注意的是，一个新功能化的毒液旁系同源蛋白（paralog）通过与昆虫氯离子细胞内通道（chloride intracellular channels）互作，对昆虫细胞表现出细胞毒性，但对人源HEK293T细胞无毒性，提示其作为新型选择性杀虫基因的潜力。该研究系统揭示了基因复制如何促成功能多样化，为理解基因家族中进化新颖性的产生提供了机制框架。