器官功能在进化过程中是如何形成的

海德堡大学分子生物学家进行的一项大规模研究为哺乳动物器官中基因表达的进化和调控提供了开创性的新见识。科学家们研究了人类和其他代表性哺乳动物器官中的RNA合成和随后的蛋白质合成，并借助测序技术，他们分析了来自各个器官的超过1000亿个基因表达片段。他们能够证明进化过程中两个合成过程的微调相互作用对于塑造器官功能至关重要。

大量基因之间活动的复杂相互作用(称为基因表达)是器官功能的基础。“到目前为止，我们对哺乳动物中这些基本遗传程序的理解仅限于基因表达的第一层-信使RNA的产生，”“哺乳动物基因组的功能进化”研究小组负责人Henrik Kaessmann教授解释说。海德堡大学分子生物学中心(ZMBH)的研究团队。“下一层-通过信使RNA的翻译在核糖体上实际合成蛋白质-仍然未知。”

海德堡研究人员现在已经对第二个合成过程进行了更深入的研究。他们使用所谓的下一代测序技术，分析了两层中各个器官的基因表达。他们研究了人类和其他选定的哺乳动物(包括恒河猴，小鼠，负鼠和鸭嘴兽)的大脑，肝脏和睾丸。ZMBH的Evgeny Leushkin博士解释说：“根据这些数据，我们可以共同研究两个基因表达层，并使用最新的生物信息学方法在哺乳动物器官之间进行比较。”

在他们的大规模研究中，ZMBH研究人员表明，在进化过程中两个合成过程的微调相互作用对于塑造器官功能至关重要。他们首次证明，除了调节信使RNA的产生外，翻译层的其他调节机制对于优化所有器官产生的蛋白质的数量也至关重要。在睾丸中尤其如此，其中翻译调控是精子发育的关键。另一个重要的发现涉及的基因表达调控过程中产生突变改变进化。这些变化通常在两层之间是平衡的。相互抵消的变化主要是为了确保产生恒定量的蛋白质而进行的。

法国和瑞士的研究人员为这项研究做出了贡献。资金由德国研究基金会和欧洲研究理事会提供。数据可在公共访问数据库中获得。他们的研究结果发表在《自然》上。

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