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品资所科研团队发现蛋白糖基化基因起源特殊机制

作者:王鹏 来源:热带作物品种资源研究所 发表时间:2017-01-20 点击: 【字号:    打印

          近日,由我院品资所王鹏博士领衔的基因组学科研团队,通过高通量数据挖掘的方法,发现了动物和植物蛋白糖基化基因产生的特殊机制。该工作发表在自然出版集团旗下杂志Scientific Reports上,第一作者和通讯作者为王鹏,合作单位有暨南大学生科院、加州大学旧金山分校麻醉与术期护理系、和中科院新疆生态地理所。

 

    糖基化修饰是重要的蛋白翻译后修饰形式,它是很多蛋白正确折叠以及蛋白活性正常发挥的基础。从真菌到高等生物等众多机体中,修饰蛋白的核心糖链结构类似,但是在不同生物体中糖侧链结构修饰方式差别巨大。比如,植物蛋白糖基侧链常存在α1,3岩藻糖和β 1,2木糖基团,而哺乳动物的蛋白糖基侧链常有唾液酸和β 1,4半乳糖基存在。虽然编码糖侧链修饰的酶基因多已克隆,然而,这些基因在各物种中是如何产生的,长期以来是个悬而未决的问题。王鹏团队系统考察了跨越古细菌、真细菌、真菌、动物和植物的153个物种的基因组,从中挖掘得到了负责蛋白N糖基化修饰相关的近4500条基因,这些基因负责催化不同生物体中24N糖基化修饰反应。在此基础上,王鹏团队系统考察了这些基因在不同物种中的分布,以及其在不同物种中的结构差异,发现催化不同反应的基因起源机制差异巨大。在催化的前期阶段的基因,包括所有负责真菌甘露糖修饰的基因,虽然其序列存在很大差异,仍可将其确定为同一起源。而多数修饰动物及植物特殊糖基侧链的基因,多为从头进化(de novo evolution)。有意思的是,负责植物β1,3半乳糖苷修饰的基因,是通过基因融合的方式产生:在起始阶段,它们分别以两个独立基因的形式存在;而在植物中,这两条基因发生了融合,从而产生了具有β1,3半乳糖苷转移酶活性的新基因。

 

    此工作得到了审稿人的高度评价;审稿人均用interesting(有趣)评价相关发现。其中一位审稿人评价:“通过从保守结构域的独特角度,作者们展示了多个有趣的发现;针对这些发现,作者们提出了包括基因融合等有说服力的假说”。另一位审稿人评价:“为什么在动物和植物中存在特殊蛋白糖基侧链形式,长久以来一直是个谜。作者们的分析表明,这些特殊结构是由独立进化产生的基因催化形成的。作者们展示了相关基因的多样化进化模式。”

 

    此工作得到了中央级科研单位基本科研业务费和国家自然科学基金的支持。论文链接http://www.nature.com/articles/srep40301