基因既可以通過DNA水平的復制,也可以通過RNA水平的復制來產生新的拷貝,后者又稱為逆轉錄基因,產生的過程稱為逆轉錄。有實驗證明在哺乳動物中,逆轉錄基因由一種non-LTR類型的逆轉座子介導產生,但是在其他動物中卻并不明確。日前,中科院動物所張勇研究組在逆轉座子介導的復制過程研究取得進展,相關成果發布于《基因組研究》。
科研人員首先在黑腹果蠅中鑒定出15個多態性的逆轉錄基因,發現它們都具有一種相同的結構,即中間為逆轉錄基因,兩側為LTR逆轉座子的嵌合結構。這些逆轉錄基因與逆轉座子的融合點存在微同源序列,說明它們與LINE-1介導產生的逆轉錄基因不同,而是由一種模板跳轉的機制產生的。
在進一步對蚊子、斑馬魚、雞、老鼠和人進行同樣的研究時發現,這些物種中都含有同樣嵌合結構的逆轉錄基因。由此研究首次提出一個模型來解釋上述現象:逆轉錄基因是由LTR逆轉座子在復制過程中,借助微同源序列發生模板跳轉而產生的。這是一種全新的外顯子重排機制,即多個逆轉錄基因可以融合在一起,進而形成更復雜的嵌合基因發揮功能。逆轉錄基因可與兩側的LTR逆轉座子序列共表達,說明嵌合基因產生之后可以立刻轉錄表達。此外,嵌合基因的轉錄本與母基因具有相同的翻譯讀碼框,即它們極有可能進而翻譯蛋白發揮功能。
總之,研究組通過大尺度跨物種分析,鑒定了一種跨越無脊椎和脊椎動物的高度保守的基因復制機制,它將持續地改變動物體的基因構成。