文建凡课题组在适应性进化机制方面取得新进展

　　

生物通报道，中科院昆明动物研究所真核细胞进化基因研究组在寄生原虫适应性进化机制方面取得新进展，相关成果文章Gene duplication in the genome of parasitic Giardia lamblia公布在“BMC Evol. Biol.”上。

 

单细胞原生动物--贾第虫（Giarida）被认为是目前已知的最原始的真核生物，然而它却能寄生在动物界中进化程度最高的脊椎动物（特别是哺乳动物）上。在生物界中这么早就分化出来的原始真核生物后来是如何成功地寄生于比它出现晚得多的高等生物上的呢？它势必经历了一个从早期的非寄生生活向寄生生活的进化，且该进化过程是一个十分成功的适应性进化过程，以使它能广泛适应地寄生于许多脊椎动物上。那么这种适应性进化的发生在基因组存在怎样的机制呢？

 

文建凡研究组的博士生孙隽在导师的指导下，通过对蓝氏贾第虫（Giardia lamblia）全基因组中基因重复(duplication)的系统性研究，发现该寄生原虫的基因组在进化历史上发生过两次大规模的基因重复。

 

其中，最近的一次包括了与寄生虫逃避宿主的免疫系统的攻击有关的VSP（Variant-specific Surface Proteins，即变化的特异表面蛋白）基因的大量重复。且发现该次基因迅速扩增事件发生的时间与有胎类哺乳类动物的辐射分化时间相吻合。该研究结果提示：贾第虫实现由自由生活到寄生到多种哺乳类生物上的成功进化与VSP基因的大量重复密切相关，从而从基因组进化的角度揭示了这一生物进化现象的内在机制。

 

论文发表后引起国际上的广泛关注，“The Association for the Study of Biology Evolution”表达了对该研究结果的浓厚兴趣，专门发函邀请文建凡研究员在“14th Evolutionary Biology Meeting at Marseilles”这一国际会议上作交流。

 

前不久，该研究组博士研究生张玉娟的有关YidC/Oxa/Alb3基因家族的进化研究也取得重要进展，研究结果同样已在“BMC Evol. Biol.” （9:137）上发表。这些研究均得到科技部973项目、国家自然科学基金委、中国科学院和云南省研究项目的资助。

（生物通 小茜）

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Gene duplication in the genome of parasitic Giardia lamblia

 

文建凡，博士，中科院昆明动物研究所研究员、博士生导师。

1986 大学本科毕业后考入中国科学院昆明动物研究所。 1989 年获硕士学位， 1996 获博士学位。于 1995 年被中科院特批为副研究员， 2001 年晋升为研究员。 1999 年开始招收硕士研究生， 2000年被遴选为博士生导师。一直围绕“进化分子细胞生物学”开展细胞生物学、生物化学、分子生物学、原生生物学、微生物学等与进化生物学的交叉学科研究。主要在分子和细胞两个层次上研究真核细胞的结构、功能机制和基因、基因组以及它们在不同进化地位生物（特别是低等单细胞生物类）中的多样性及进化形成的机制，并探讨真核细胞的进化如何为后续生物多样性和复杂性的大发展提供前提和基础的。已主持来自国家、中科院和云南省等的科研项目 12 项，参加 6 项。在包括 “ Mol. Biol. Evol. ” 、 “ Biol. Cell ”、“ Phycologia ” 、“ Cell Res. ”等 SCI 刊物在内的国内外核心刊物上发表论著 30 余篇。有 3 项研究成果获得省部级科技成果奖，并获得“云南省青年科技奖”等个人奖励和国务院特殊津贴。现为中科院知识创新工程基地学科团组带头人和中科院“细胞与分子进化重点实验室”学术带头人、云南省青年科学与技术带头人。担任中国细胞生物学学会常务理事，中国原生动物学会理事，云南省细胞生物学会常务理事兼秘书长。已招收培养硕士研究生 17 人，博士生 9 人。

 

科研工作及学术成果介绍：

长期以来采用细胞、生物化学、分子生物学和生物信息学等技术方法，主要以一系列处在关键进化地位的单细胞生物为研究对象，结合其他不同进化地位生物的相关研究成果，着重探讨真核细胞的各种结构（如核骨架、核纤层、染色质、核仁和 线粒体 等）、功能活动机制（如细胞核分裂、细胞内蛋白分选和定位系统、糖酵解和磷脂合成等代谢）和相关的重要基因（如 TIM 基因、 DNA 拓扑异构酶基因及与细胞分裂周期等相关基因）、亚基因组（如核仁基因组）等在不同进化地位生物中多样性及其形成机制，即其起源进化问题。目的在于从进化的视角考察和阐明真核细胞（尤其是高等真核细胞）为什么具有如此这般的精细结构和精妙的功能活动机制，它们是怎样进化发展的，其进化的动力和机制规律是什么，以及真核细胞的进化如何为后续的生物多样性和复杂性的形成和大发展奠定基础的。以期达到对真核细胞本身乃至由其所构建的真核生物的认识从 “ 知其然 ” 深化到 “ 知其所以然 ” 的境界。