研究发现果蝇中生物钟蛋白的变化

 行业动态     |      2021-12-03 10:13


由Eran Tauber博士领导的莱斯特大学研究小梯度PCR仪组研究了果蝇果蝇野生种群中生物钟基因的遗传变异,并发现它们的基因已经发展出不同的遗传变异,这些变异在功能上很重要。

这篇题为"果蝇隐色素中普遍存在的天然氨基酸取代的分子进化"的论文已发表在同行评审的国际在线出版物PLOS ONE上。

该研究的重点是检查一种名为Cryptochrome(CRY)的蛋白质,这是一种蓝光光感受器,可使果蝇的生物钟与环境明暗循环同步。CRY参与生物钟在植物和动物(包括人类)中的功能。

适应性变异导致果蝇中存在两个版本的CRY蛋白,两者都存在不同的氨基酸 - 这些氨基酸影响果蝇的生物钟。

陶伯博士说:"果蝇一直是生物钟研究中的主要模式生物,我们从各种野生种群收集的菌株使我们能够识别基因的变化,这些变化作为种群对当地环境的分子适应性。

"我们已经分析了来自不同欧洲种群的苍蝇中这种基因的序列,并确定了许多变异。其中一个变异涉及单个DNA碱基变化,导致蛋白质的两个版本,每个版本都有不同的氨基酸。

莱斯特大学生物化学系的Ralf Schmid博士对蛋白质结构进行了生物信息学分析,并表明这种单一突变对果蝇的蛋白质结构具有深远的影响。

来自莱斯特大学的研究员Mirko Pegoraro博士说:"在我们采样的所有果蝇种群中,蛋白质的两个版本以相似的比例存在的事实表明,这种变异在物种中具有功能重要性,并且通过自然选择积极维持。

"我们已经测试了表达不同CRY蛋白的苍蝇的行为,并发现它们在白天的活动模式存在一些有趣且显着的差异,并且成虫从蛹中出现,单个氨基酸变化可导致不同的行为是一个非凡的发现。

该研究产生了两种CRY变体具有不同频率的大型苍蝇种群。该团队监测了近一年的变种动态 - 大约20代苍蝇。

遗传变异的频率在受控的研究环境中变得相似,模拟了在野外观察到的频率。使用这种实验进化使研究小组能够证明这种变异是由该物种积极维持的,尽管确切的机制尚未确定。