以研究人员发现新老基因替换机制

生物谷

当基因受到伤害或功能退化时，需要有新的基因来将其替换掉，以保持生物的活力。魏兹曼研究院的研究人员经过大量数据对比发现，基因新老交替的机制就像足球比赛中的换人规则一样，如果场上队员受伤或疲劳需要更换时，本队教练需要及时安排替补队员上场，将其替换下来，以保持球队的战斗力。因此，研究人员把基因的这种替换机制，形象地比喻为“足球教练”机制。

　　酵母是一种遗传学研究中经常使用的原型，其80％的基因具有潜在的替补性。尽管替补性的基因与原有的基因有所不同，但是它们却具有制造一种非常相似蛋白质物质的能力。过去，许多科学家认为，基因替代者和主要基因同时发挥着遗传作用，以便向生物体提供所需数量的蛋白质。但是，经过对世界各地科学家获得的40多项酵母细胞研究的数据进行分析，魏兹曼研究院分子遗传学系的皮尔拜尔博士等人发现，事实上，当主要基因正在“场上”工作时，其它替补基因则在自己的位置上等待着“上场”。只有当“场上”的基因受到伤害或被删除掉时，替补基因才得到召唤，前去替换“场上”基因开展工作。

　　利用生物信息学技术，皮尔拜尔等人对世界各地同行获得的大量数据，以及对酵母染色体排序产生的巨大数据进行了处理，识别出它们所具有的模式和趋势。由此，他们提出了“足球教练”的机制。这个机制是一个基于原始材料之上的反馈机制，这种原始材料被基因用于生产蛋白质。当基因开足马力进行工作时，它将用掉提供给它的大部分原始材料，仅在其初始状态中，留下一小部分。但是，如果它不能制造足够数量的蛋白质，或者生产出有缺陷的蛋白质，相应地，大量的原始材料将被留下。这些被留下的原始材料将会激活一组特殊的蛋白质———转录因子，而转录因子的作用则是使基因变得兴奋。因而，转录因子刺激了替补基因，使它们前去替代不能很好工作的原始基因。

　　研究人员还发现，在可以交换的基因之间存在着小小的不同，如引起它们受到刺激的条件的不同，这些不同之处，赋予了它们各自独特的功能。这些功能上的不同，对于它们在进化过程中受到保护发挥着非常重要的作用，使它们能够作为替补者出现在不同的地方。