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  • 發布時間:2022-08-04 09:21 原文鏈接: 長讀測序發現高達20%的果蠅基因來自細菌

    科學家芭芭拉·麥克林托克在20世紀40年代首次發現了“跳躍基因”,即那些可以在其他物種基因組內移動或轉移到其他物種基因組中的基因。然而,研究人員繼續發現它們在進化和健康中的重要性。

    在UMSOM和IGS的微生物學和免疫學教授Julie Dunning Hotopp博士的帶領下,IGS的研究人員使用了新的基因長讀測序技術,展示了8000年前來自細菌沃爾巴克氏體Wolbachia的基因如何融入昆蟲基因組。研究人員表示,他們的發現表明,與達爾文或孟德爾豌豆不同,基因變異并不總是小的、遞增的和可預測的。

    在過去,研究人員必須將DNA分解成短片段,以便對其進行測序。然后,他們需要像拼圖一樣將它們組合起來,來觀察一個基因或DNA片段。然而,長讀測序技術允許對超過10萬個DNA字母進行測序,將一個100萬塊的拼圖再變成一個簡單的拼圖。現在有了長讀測序,研究人員驗證了整合的細菌基因和宿主果蠅基因組之間的連接。為了確定細菌基因是否具有功能性,而不僅僅是一堆DNA化石,研究人員對果蠅的RNA進行了測序,專門尋找從插入的細菌DNA模板中生成的RNA副本。他們發現,細菌基因被編碼成RNA,并被編輯和重新排列成新修飾的序列,這表明遺傳物質是有功能的。

    對這些獨特序列的分析顯示,在過去的8000年里,細菌DNA整合到果蠅的基因組中——擴大了染色體4的大小——以至于細菌DNA約占染色體4的20%。全細菌基因組整合支持基于DNA而不是基于RNA的整合機制。Dunning Hotopp博士和他的同事們發現,一種普通細菌沃爾巴克氏體的完整細菌基因組轉移到了果蠅的基因組中。幾乎快趕上一個完整的第二基因組了,其中一些細菌的基因甚至有10個拷貝之多。沃爾巴克氏體是一種細胞內細菌,可以感染多種昆蟲。沃爾巴克氏體通過母系雌性卵細胞傳播其基因。一些研究表明,這些感染比寄生感染更具有互惠性,使昆蟲具有一些優勢,例如對某些病毒的抵抗力。“一直有一些人對橫向基因轉移持懷疑態度,但我們的研究第一次清楚地展示了沃爾巴克氏體DNA整合到果蠅基因組中的機制,”Dunning Hotopp博士說。

    果蠅的測序時間僅比人類基因組早三年,由于果蠅與人類基因有大量相似之處,果蠅長期以來一直被用于基因組研究。事實上,導致人類疾病的75%的基因也可以在果蠅中找到。

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