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The importance of RNA for cellular function and the evolution of genes 讲座总结

日期: 2011-04-15

      Brosius教授在基因组进化领域中进行了长期深入的研究。2008年10月31日,他在北大威廉希尔演讲。他给我们展示了以RNA为基础的原始生命形式如何向以DNA、 RNA和蛋白为基础的现代生命形式转变。同时,他还以一个特定的snoRNA缺失突变体为例,证明了生物体内大量表达的RNA可能广泛参与了各种复杂的生命活动。
       现代生命形式中,RNA是唯一能够同时储存遗传信息和发挥催化功能的大分子。因此,RNA是早期生命的分子基础已经成为一个被广泛接受的假说。Brosius教授认为,这种由RNA构成的生命形式完全能够演化出性别、信号传导、连锁遗传以及重组修复等较复杂的分子行为模式。此后,由于蛋白质分子的生化活性更为多样化,DNA承载的遗传信息更为稳定,原始生命逐步从单一的RNA分子构成演化到DNA、RNA和蛋白质共同构成的现代生命形式。逆转录转座是RNA到DNA转化过程的主要途径,并且在现代生命中依旧发挥作用。逆转录转座在基因组上随机插入各种转录元件或者潜在功能片段,产生了大量副产品转录本。而这些没有功能的转录本在演化过程中成了进化选择的极好对象。一部分对生物体有意义的新转录本被保留下来,多数新转录本会因为突变逐渐消亡。基因组通过一轮又一轮的逆转录转座作用逐步膨胀,直到同源重组与逆转录转座作用达到平衡。
       高速发展的芯片技术和大规模测序技术使我们有可能发现大量不编码蛋白的转录本和多种剪接形式。研究表明,近缘物种基因组序列差别很小,物种差异不仅取决于蛋白编码基因的差异,还可能隐藏在这些不编码蛋白的转录本和多种剪接方式中。过去一直认为,snoRNA只是帮助rRNA和tRNA修饰。Brosius教授的研究发现,一个特定的snoRNA簇的缺失导致了小鼠的发育迟缓。相关研究表明,转录后修饰和转录水平的变化,可能引起单基因多功能化,而这可能是造成物种差异的另一个重要因素。
       作为一个新拉马克主义者,Brosius教授认为中枢神经系统可将获得的信息直接传递给周围的同伴,是一种超越了核酸层面的信息传递。这个观点进一步压缩了基因组差异对近缘物种差异的贡献。因此,发现新的基因组功能片段变得更为重要,尤其是哪些新的能够增强大脑功能的蛋白。
       Brosius教授在RNA领域的深厚造诣深化了我们对RNA的认识。200多人的报告厅座无虚席,聆听报告的不仅有我院师生,也有中国农业科学院、中国农业大学、中国科学院等外单位师生。