研究揭示一種新型殺手基因能控制細胞生存的分子和結構機制

　　中國科學院生物物理研究所葉克窮研究組和北京生命科學研究所杜立林研究組合作，在裂殖酵母中發現一種新型殺手基因tdk1,并揭示其蛋白質產物控制細胞生存的分子和結構機制。兩篇相關論文11月1日發表于美國《國家科學院院刊》（PNAS）。

　　殺手減數分裂驅動因子(killer meiotic driver, KMD)是一類自私的遺傳元件，能殺死在減數分裂中不攜帶該基因的配子，從而增加自身傳遞給后代的幾率。該研究在裂殖酵母中發現tdk1是一種新型殺手基因。殺手基因通常需要毒藥和解藥兩個組分來實現選擇性殺傷。然而tdk1只表達一種蛋白質產物，該蛋白質通過結構變化可以同時充當毒藥和解藥，從而代表一種新機制。

　　裂殖酵母主要以單倍體形式進行無性繁殖，但在饑餓的情況下也可以進行有性繁殖。在有性繁殖期間，不同性別的單倍體細胞融合形成雙倍體，然后經過減數分裂形成四個單倍體孢子。在營養生長和減數分裂期間，Tdk1蛋白質形成無毒性的四聚體結構。但在孢子中，Tdk1 靠近羧基的區域會轉變為毒性的六聚體構象，并和乙酰化組蛋白閱讀器Bdf1 結合。毒性Tdk1還能形成超分子聚合體，在有絲分裂過程中阻止染色體的分離，殺死不攜帶tdk1基因的孢子。但在攜帶tdk1基因的孢子，萌發過程中新合成的Tdk1能拆解這些有毒的超分子聚合體，從而發揮解毒藥的作用。

　　總之，該研究發現了一種新型自私遺傳元件，并揭示其單一蛋白質產物利用結構雙重性同時實現毒藥和解藥功能的分子和結構機制。