福建農林大學研究團隊揭示基因“開關”演化新規律
記者3月25日從福建農林大學獲悉，由該校教授朱方捷領銜的研究團隊通過高通量解析40個MYB家族轉錄因子的DNA序列特異性，闡明了起源于共同祖先的轉錄因子在進化中實現相互功能區分的新機制，并鑒定出調控菌草纖維素合成的關鍵MYB因子。該成果為解決高等動植物研究中，困惑已久的轉錄因子“特異性悖論”問題提供了全新見解，有望加快菌草在新能源新材料領域的應用，于近日發表于國際期刊《宏》與《國際分子科學》上。
據介紹，轉錄因子是一類控制基因“開關”的蛋白質，其可識別、結合特定的DNA序列，讀取各基因附近的DNA“密碼”，并轉換成基因表達水平的調控信息。轉錄因子是決定細胞命運的關鍵，也是細胞重編程、再生醫療、農業育種的重要靶標。高等動植物的基因組在進化中經歷了多次復制事件，產生了大量來源于共同祖先，識別的DNA序列極為相似的轉錄因子。但令人費解的是，這些轉錄因子所結合、調控的靶標基因，以及所行使的生理功能卻可能截然不同，這一現象被稱為“特異性悖論”。
“我們的研究發現，雖然許多轉錄因子單體識別的DNA序列極其相似，但形成同源二聚體后，則可識別各自獨特的DNA序列，這種機制可解釋進化史中起源于共同祖先、高度相似的旁系同源轉錄因子，如何逐步產生功能分化，進而增加高等動植物機體的復雜性與環境適應性。”朱方捷說。
福建農林大學整合該校海峽聯合研究院，以及國家菌草工程技術研究中心兩大優勢平臺，實現了基礎科研與產業轉化的高效銜接。“本次研究的MYB家族轉錄因子是調控木質纖維素合成的重要因子，決定著菌草的重要農藝性狀與生產加工性能，如作為生物質材料的力學性能、作為生物質新能源的效能等。團隊也鑒定到了調控菌草纖維素合成的關鍵MYB因子。”朱方捷說，這一成果將促進中國特色的“幸福草”——菌草開拓新能源新材料領域的應用，同時也表明轉錄因子同源二聚體識別的非編碼DNA序列，可作為動植物種質創新中的精準育種靶標。
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