973首席科學家發現基因功能新起源

來自中科院昆明動物所的研究人員發現在哺乳動物的一個重要轉錄抑制因子CDYL基因中，新外顯子反復在不同哺乳動物譜系中發生，而且這些新外顯子能給該基因帶來很大的功能改變，這說明基因中新外顯子的出現也是增加蛋白多樣性和新功能起源的一種重要方式。這一研究成果公布在國際著名遺傳學刊物《Trends in Genetics》上。

領導這一研究的是中科院中國科學院昆明動物所研究員，副所長，中德馬普青年科學家進化基因組學小組組長王文博士。《Trends in Genetics》審稿人評價這一工作是研究基因組進化和外顯子進化的一個重大進步。

生物進化的重要特征就是新適應性功能的不斷出現。這一過程的遺傳基礎一直是生物學研究的重要方向。新基因的出現、選擇性剪切和基因表達調控的改變是已經報道的3種重要機制。

中科院昆明動物所王文研究員領導的馬普進化基因組學小組發現基因中新外顯子的出現也是增加蛋白多樣性和新功能起源的一種重要方式。他們發現在哺乳動物的一個重要轉錄抑制因子CDYL基因中，新外顯子反復在不同哺乳動物譜系中發生，而且這些新外顯子能給該基因帶來很大的功能改變。

讓科研人員感到特別有意思的是，在包括人在內的大猿進化過程中，從大猩猩開始，到黑猩猩和人，CDYL基因也進化出了新的外顯子，對人類的進化做出了貢獻。

附：
王文，博士生導師，現為中國科學院昆明動物所研究員，副所長，中德馬普青年科學家進化基因組學小組組長。1989年畢業于武漢大學生物系, 獲學士學位。1992年在已故動物遺傳學家施立明院士指導下在中國科學院昆明動物研究所獲得碩士學位。1995年10月-1996年6月在美國哥倫比亞大學作訪問學者。1996年在施立明院士和吳鶴齡教授指導下在昆明動物研究所獲得博士學位。1997年8月至2002年7月美國芝加哥大學生態與進化學系博士后暨研究助理。2002年經中國科學院和德國馬普學會招聘成為昆明動物所進化基因組學馬普青年科學家小組組長。2004獲得國家杰出青年基金。2004年“新世紀百千萬人才工程國家級首批入選者”。2005年獲得國家基金委重點項目資助。2007年作為首席科學家獲得了“973”項目的支持。在新基因、新功能起源進化研究方面取得了一些重要結果。近些年的研究一直緊緊圍繞新基因的進化和起源這一重大科學問題。目前已經分別在《Science》、《Nature Genetics》、《PNAS》、《Nature》、《Nature Review Genetics》、《Genome Research》、《Plant Cell》、《PLoS Genetics》、《Genetics》、《Mol Bio Evol》、《中國科學》、《科學通報》等一系列重要學術雜志上發表多篇論文。

近期研究課題：

在未來幾年里，我們將主要圍繞基因組中新基因、新功能的起源進化和基因組的進化機制進行研究。現階段主要有以下三個研究課題：

1、年輕新基因的起源進化及其在生物發育和進化中的作用。遺傳、發育和進化是生命科學中的本質問題。傳統的進化發育生物學（Evo-Devo）更多是探討動物中古老的、共有的發育機制，很多看法和假說難以在物種分化的水平得到驗證和闡釋。最近Evo-Devo的新發展則主要側重于種內或近緣種間基因的調控改變。但我們近期關于新基因及其功能起源進化的研究表明，一個嶄新基因的出現能對表型或發育過程產生重要的影響。我們計劃利用我們過去幾年中在果蠅中鑒別出來的一批年輕新基因，結合分子進化、進化基因組學、轉基因和基因敲出、基因芯片、蛋白雙向電泳、蛋白相互作用、表型分析等技術手段，闡明這些與動物發育和進化相關的新基因及其新功能的起源進化機制，并以它們為模型揭示新pathway起源進化和維持調整的機制，對比其他無新基因的近緣物種探討發育上新功能和性狀的發生對物種適應的意義，開辟一條認知遺傳、發育和進化統一的新道路。

2、新pathways起源進化的機制。我們將利用酵母、果蠅等作為模型，以年輕新基因為切入點，研究一個新基因出現后，是怎樣組織新的pathways或調控老的pathways。

3、人工選擇和基因組進化的機制。家養動物和栽培作物是人類文明和社會賴以存在和發展的重要物質基礎。但是，自達爾文首次系統論述家養動物和栽培植物因人工選擇而發生顯著變異的現象以來，因為囿于人工選育性狀的復雜性及其往往不遵循典型的孟德爾遺傳方式，人們對于人工選擇的遺傳機制和在人工選擇下基因和基因組的變化、進化規律依然知之甚少，甚至比我們對自然選擇機制的了解還少。隨著基因組數據的大量積累和進化基因組學研究理論和技術的迅猛發展，現在我們已可以在基因組的大尺度水平系統研究人工選擇的遺傳作用機制。本研究課題計劃通過對馴養生物及其野生種基因組水平的大規模比較分析，定義受人工選擇作用的大量基因和基因組區域，歸納總結人工選擇作用的遺傳機制和一般規律，鑒別出一批與人工選擇性狀相關的重要基因，為遺傳和基因工程育種提供重要的理論指導和基因資源。

4、其他進化基因組學研究課題，如動物毒素基因的起源進化、新性染色體的進化、新外顯子的進化等。

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代表性論文 (*通訊作者)：

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