康奈尔大学 信用:CC0公共领域 根据新的研究，就像乐高积木可以以新的方式排列来构建各种结构一样，基因元素可以混合和匹配来创造新的基因
一种被长期提出的创造基因的机制，叫做外显子重排，通过将DNA序列的功能块重排到表达蛋白质的新基因中来工作
一项研究，“通过转座酶捕获的脊椎动物转录因子的反复进化”，发表于2月
19在《科学》杂志上，研究了被称为转座子或“跳跃基因”的遗传元件是如何在进化过程中被添加到混合物中，通过外显子改组来组装新基因的
转座子，由康乃尔大学毕业生、诺贝尔奖获得者芭芭拉·麦克林托克于20世纪40年代首次发现
A
25，Ph
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27，是基因组的丰富组成部分——它们构成了人类DNA的一半——并具有在基因组中跳跃和自我复制的能力
一些转座子含有自己的基因，编码被称为转座酶蛋白的酶，将遗传物质从一个染色体位置切割并粘贴到另一个染色体位置
这项以四足动物(四足脊椎动物)为研究对象的研究非常重要，因为它表明转座子是进化过程中创造新基因的重要力量
这项工作也解释了对人类发展至关重要的基因是如何诞生的
第一作者雷切尔·考斯比博士说:“我们认为这种机制很有可能超越脊椎动物，可能更像是发生在非脊椎动物身上的一种基本机制。”
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19岁，美国国立卫生研究院博士后研究员
考斯比曾是资深作者塞德里克·费斯特实验室的研究生，他是农业和生命科学学院分子生物学和遗传学系的教授
“你用一种不同的方式放入砖块，你构建了一个全新的东西，”费斯切特说
“我们正在研究基因是如何诞生的问题
独创性在于，我们正在研究转座子在创造具有进化新功能的蛋白质中的作用
" 在这项研究中，研究人员首先挖掘了现有的四足动物基因组数据库，因为500多个物种的基因组已经完全测序
考斯比和他的同事们寻找已知转座子与宿主序列融合的特征的DNA序列组合，以找到研究的良好候选物
然后，他们选择了几千万年前进化相对较晚的基因，这样他们就可以通过脊椎动物的生命之树来追踪基因的发展历史
虽然与这些转座酶融合的基因相对较少，但研究人员在脊椎动物的生命树上发现了它们
研究人员鉴定了100多个不同的基因，这些基因融合了过去3.5亿年中沿着不同物种谱系产生的转座酶，包括鸟类、爬行动物、青蛙、蝙蝠和考拉的基因，以及人类基因组中总共44个天生完美基因
考斯比和他的同事选择了四个最近进化的基因，并在细胞培养中进行了广泛的实验来了解它们的功能
他们发现这些基因衍生的蛋白质能够与特定的脱氧核糖核酸序列结合，并关闭基因表达
这种基因被称为转录因子，在发育和基础生理学中充当主调节基因
一个这样的基因，PAX6，被很好地研究，在所有动物眼睛的形成中起着主要调节作用，并且在整个进化过程中高度保守
“如果你把老鼠身上的PAX6基因植入果蝇体内，它就会起作用，”费斯切特说
虽然之前有人提出PAX6来自转座酶融合，但研究人员在这项研究中进一步验证了这一假设
考斯比和他的同事分离出了蝙蝠最近进化出的一种基因，叫做KRABINER，然后使用CRISPR基因编辑技术将其从蝙蝠基因组中删除，看看哪些基因受到了影响，然后再将其添加进来。
实验显示，当KRABINER被移除时，数百个基因失调，当它们恢复时，正常功能恢复
考斯比说，KRABINER基因表达的蛋白质与蝙蝠基因组中的其他相关转座子结合。
费斯切特说:“实验表明，它控制着一个由其他基因组成的大网络，这些基因通过过去相关转座子在整个基因组中的分散而连接在一起——不仅创造了一个基因，还创造了一个被称为基因调控网络的网络。”
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