長(zhǎng)久以來(lái)，科學(xué)家受到一個(gè)問(wèn)題的困擾：在進(jìn)化過(guò)程中,，控制胚胎發(fā)育的基因調(diào)控程序是一次性“創(chuàng)生”多次利用,，還是在不同物種中各自形成了不同的新程序？最近,，澳大利亞和美國(guó)的一個(gè)聯(lián)合小組通過(guò)對(duì)一種關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的研究發(fā)現(xiàn),，調(diào)控生物中胚層發(fā)育的基因程序一直是被“循環(huán)利用”的，而不是動(dòng)物們各自的獨(dú)創(chuàng),。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然·遺傳學(xué)》上,。
生物的每個(gè)細(xì)胞中遺傳信息都是一樣的。不同細(xì)胞之所以顯出不同的性質(zhì),，是因?yàn)榛蚧钚允艿竭z傳程序的調(diào)控,，通過(guò)基因開(kāi)關(guān),，形成了肌肉、骨骼,、肝臟及其他多種類型細(xì)胞,。胚胎發(fā)育過(guò)程有著嚴(yán)格的時(shí)間和空間次序，基因程序控制著這種次序性,，使DNA（脫氧核糖核酸）上的一維信息逐漸發(fā)展成生物體的三維結(jié)構(gòu),。胚胎干細(xì)胞定向逐級(jí)分化由復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)控制，涉及多個(gè)功能基因開(kāi)啟與關(guān)閉,，轉(zhuǎn)錄因子在決定基因是否表達(dá)及轉(zhuǎn)錄效率中起重要作用。
聯(lián)合小組選擇了6種不同果蠅,，研究一種名為Twist的轉(zhuǎn)錄因子在它們胚層發(fā)育過(guò)程中的作用機(jī)制,。中胚層是所有高等生物胚胎的三個(gè)基本起源細(xì)胞層之一。中胚層細(xì)胞會(huì)分化成肌肉細(xì)胞,、心臟細(xì)胞,、結(jié)締組織和骨骼組織等。研究發(fā)現(xiàn),，Twist在不同種類果蠅DNA上的所有結(jié)合位點(diǎn)都是相似的,，而且Twist通過(guò)和其搭檔轉(zhuǎn)錄因子相互作用，能在恰當(dāng)?shù)奈恢门cDNA結(jié)合,。
論文作者之一,、維也納分子病理學(xué)研究所系統(tǒng)生物學(xué)家亞歷山大·斯達(dá)克解釋說(shuō)，這6種果蠅中,，有些基因和人類的相似度很高,，而另一些基因則與人類差異很大。這表示,，調(diào)控中胚層發(fā)育的程序在進(jìn)化中一直是被“循環(huán)利用”的,，而不是不同的動(dòng)物分別進(jìn)化出不同的程序。深入理解這些機(jī)制,，有助于我們理解人類等高等生物是如何發(fā)育的,，基因調(diào)控程序中的缺陷如何導(dǎo)致癌癥等疾病。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Nature Genetics, 2011; DOI: 10.1038/ng.808
High conservation of transcription factor binding and evidence for combinatorial regulation across six Drosophila species
Qiye He, Anaïs F Bardet, Brianne Patton, Jennifer Purvis, Jeff Johnston, Ariel Paulson, Madelaine Gogol, Alexander Stark, Julia Zeitlinger
The binding of some transcription factors has been shown to diverge substantially between closely related species. Here we show that the binding of the developmental transcription factor Twist is highly conserved across six Drosophila species, revealing strong functional constraints at its enhancers. Conserved binding correlates with sequence motifs for Twist and its partners, permitting the de novo discovery of their combinatorial binding. It also includes over 10,000 low-occupancy sites near the detection limit, which tend to mark enhancers of later developmental stages. These results suggest that developmental enhancers can be highly evolutionarily constrained, presumably because of their complex combinatorial nature.
