美女科學家對於人類新生基因起源的觀點

2011 一月，
Aoife McLysaght 在都柏林的一場演講

在最新一期的 PLoS Genetics，愛爾蘭的演化生物學家 Aoife McLysaght 寫下了她對於人類新生基因 (De novo gene) 起源的觀點。(PLoS Genetics, 2011)

相較於其它對於此一問題的答案，比如 exon shuffling, tandem duplication, retrocopying, segmental duplication 以及 genome duplication。Aoife McLysaght 的答案與研究的方式顯然很與眾不同(也很直接)。

她試著從分析研究其他靈長類的非編碼區序列，找出最有可能的新生基因。

除了在科學上的表現，筆者(害羞地)認為 Aoife McLysaght 美的簡直就像是好萊塢的明星。不相信的話請看此影片(youtube)。



相較於許多死氣沉沉，彷彿還停留在網路撥接年代的版面，她的研究室網頁看來現代化多了，瞧，有這麼多 youtube 影片。而且不誇張的是，她還有 twitter，時常活躍地發文回話。

美好的世界，美好的生活啊!對比於國內常見的沉悶、重複性高的無趣研究風氣，筆者的心中不禁興起一股欣羨之情。

以下是筆者對於其部分研究作品的一些筆記摘錄，考慮到自己在此領域上知之甚淺，我將盡量謹守接下來的部分維持客觀不參雜個人的意見，以免誤導了您哪。


脊索動物的演化中出現大量的複製區域 (Nature Genetics, 2002)
他們提出一個系統化的分析方法研究當時仍屬於草稿(draft)階段的人類基因體序列，以找出同一個物種內複製的染色體區域。除此之外，他們也探討擁有「拷貝」的基因(duplicate gene)的年齡。

他們的第一個發現是，人類的基因體內擁有超乎預期的基因拷貝數量。同時他們運用人類在果蠅與線蟲的同源基因進行分子時鐘的分析，發現大約在三億五千萬年至六億五千萬年前的這段時間裡，有許多基因「被拷貝」了。


人類獨有基因的起源 (Genome Res. 2009.)
首先他們透過在底下四個物種 chimp, gorilla, gibbon, and macaque 的序列比對，找出可能的基因清單。接著他們利用額外的檢查包括基因的表現量資訊，GenBank 中 balstp的比對 ..等等以確定基因的確是人類所獨有。

他們估計大約有 0.075% 的基因是人類獨有的新生基因，換句話說，在人類大約 24,000 個能夠形成蛋白質的基因裡，(至少)有十八個是從非編碼區的序列演化而成的。


自我結合的蛋白質與拷貝數的關係 (BMC Evolutionary Biology 2010)
在眾多蛋白質與蛋白質間的結合中 (protein-protein interaction, 簡稱 PPI)，有一種特殊的結合方式，同一個基因製作而成的蛋白質，互相結合而形成複合體。令人或許感到驚訝的是，這類的結合方式佔了 PPI 當中相當大的比例。

原因可能有二。一是這些蛋白質轉譯自相同的 mRNA 而且很靠近集中在細胞的某個區域裡，二是這些長的一模一樣的蛋白質被認為有極好的彼此結合之能力。

在這篇文章裡，他們主要的成果可以簡單分為兩個。

1. 「拷貝」基因自我結合 (self-interacting) 的比例較高
   相對於 small-scale duplication (SSD) 基因的 21%， 25% 的 whole-genome duplication (WGD) 基因有自我結合的現象。
2. 若將蛋白質依 PPI 的數量做分類，他們發現 PPI 數量較多的蛋白質， 其屬於 WGD 基因的機會也較高(60%)

隨著更多物種的定序工程，基因辨識，以及 RNA-seq 的運用所帶來的更可靠的資訊，這類問題的答案也應該會持續「演化」(evolve) 下去吧。