科学家揭开关键调控基因的新起源故事

Polycomb 抑制复合物 2 (PRC2) 最初在几十年前在果蝇中发现，被发现是发育基因的关键控制器。随后的研究表明，PRC2 通过改变染色质结构来抑制特定基因的表达。

当发现 PRC2 在不发生发育的单细胞生物体中活跃时，对 PRC2 祖先功能(主要在发育过程中控制基因)的最初理解受到了挑战。

PRC2 的祖先角色和演变

关于 PRC2 最初作用的第一个线索来自对红藻的研究，该研究发现 PRC2 在转座子(在基因组中移动的跳跃基因)上留下了甲基化标记。Frederic Berger 和他在格雷戈尔·孟德尔分子植物生物学研究所 (GMI) 的研究小组决定遵循这一线索，并与柏林自由大学、剑桥大学、南特大学、国家遗传学研究所(日本)的研究人员进行国际合作)和莫纳什大学研究了 PRC2 在一系列真核生物中的作用。

为了了解 PRC2 在真核生物祖先中的作用，研究人员研究了三个相距甚远的真核生物谱系的基因组：植物、SAR 和后康生物(人类和真菌所属的谱系)。

所有这些真核生物都含有转座子，即可以从DNA中切除自身并插入到新位置的移动遗传元件，这对基因组稳定性构成潜在威胁，因此必须沉默转座子。在突变硅藻、苔藓植物和红藻中，PRC2 活性的去除导致转座元件沉默的丧失。

“这些发现表明 PRC2 抑制这些遥远谱系中的转座因子，这将其定义为所有三个谱系的祖先中出现的功能。PRC2的起源可能主要是为了保护基因组免受转座子的入侵。这种祖先功能是范式的深刻变化，”GMI 小组组长、该研究的通讯作者 Frederic Berger 说。

然而，在进化过程中，PRC2 的功能逐渐从抑制转座子转变为抑制蛋白质编码基因，这也是其最初描述的作用。在陆地植物中，研究人员发现“化石 TE”仍然是 PRC2 的目标，然后 PRC2 就会沉默附近的基因。

Berger 小组的博士后研究员、该研究的第一作者 Tetsuya Hisanaga 解释说：“在开花植物中，比如最近才进化的拟南芥，TE 的残余物仍然存在，并招募 PRC2 来沉默附近的基因。” “我们假设在拟南芥中，一些 TE 已经被驯化，成为参与调节蛋白质编码基因的元件。”

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