酵母菌沒了必要基因能生存還能開發藥物 中研院發現基因奧秘 

▲▼中央研究院 酵母菌。(圖/中央研究院提供)

▲研究團隊包括,台灣大學基因體與系統生物學程學生王宣凱、基因體研究中心博士董璐、博士張尚麟、副主任張典顯(左至右)。(圖/中央研究院提供)

記者崔至雲/台北報導

酵母菌可以用來釀酒與烘焙,而酵母菌6000多個基因中,其中1000多個基因是不可或缺的「必要基因」(Essential gene)。原本認為必要基因一旦被剔除,細胞必死無疑,但中央研究院研究團隊發現,必要基因PRP28若刪除,酵母菌還能活著,甚至在開發藥物時,可協助調整整體平衡。

該研究第一作者張尚麟指出,在負責剪接RNA的剪接體 (Spliceosome)中,「PRP28」是一個不可或缺的零組件。當失去了「PRP28」,RNA剪接無法進行,細胞就會死掉。但團隊發現,將「PRP28」搭配的零組件進行互補性的改變,細胞就可以不需要「PRP28」,但這種缺少「PRP28」的酵母菌因為RNA剪接效率低,導致生長得比較差。

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研究團隊利用酵母菌,做了一個縮時演化實境秀,讓缺少了必要生長基因的酵母菌在實驗室演化,產生適應性突變,並一路觀察生長速度是否加快,最後達到最佳狀態,失去「PRP28」的酵母菌經過了300個世代演化之後,出乎意料地回到了健康的狀態,上演了絕處逢生的大驚奇。

▲▼中央研究院 酵母菌。(圖/中央研究院提供)

▲▼研究團隊利縮時演化實境秀呈現酵母菌的演變過程。(圖/中央研究院提供)

▲▼中央研究院 酵母菌。(圖/中央研究院提供)

深入調查後研究團隊發現,演化後的酵母菌可藉由降低上游轉錄(Transcription)的效率,讓轉錄與RNA剪接(Splicing)再度同步化,像是一種負負得正的概念,藉此重新優化細胞整體基因的表現。實驗結果也顯示,生物系統中有許多錯綜複雜的基因表現路徑,不同步驟可以互相影響(例如:RNA轉錄與RNA剪接),讓大眾更了解細胞運轉的邏輯與生物系統的演化。這個觀念可以被運用到生物系統的優化,提供未來設計調控生物系統的新路徑,比如說,在開發治療疾病藥物。

論文已在今年11月登上國際學術期刊《自然生態演化》(Nature Ecology and Evolution),共同作者包括:台灣大學基因體與系統生物學程博士班學生王宣凱,以及基因體研究中心博士後研究員董璐。
 

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