【生科卓越讲坛】基因功能补偿与遗传稳定性维持

2021年4月28日，来自浙江大学动物科学学院的彭金荣教授做客青年文化论坛，于天津大学卫津路校区会议楼第七会议室为我们带来了一场关于“基因功能补偿与遗传稳定性维持”的精彩讲座。

讲座伊始，彭金荣教授首先与同学们简单讨论了关于生物进化的条件，进而提到，生命进化出来许多应对基因突变的办法，其中之一就是“遗传补偿效应”。

彭教授团队以已有的对拟南芥五个同源基因的研究为前提，构建了斑马鱼遗传模型来探究冗余基因的遗传补偿效应。实验发现，用不同方法敲低Capn3a基因时会出现小肝脏表型，而敲除这一基因的遗传突变体肝脏发育正常。“敲除突变体长出正常的肝脏，我们合理推测可能是遗传补偿效应在起作用。”彭教授解释道。

此后，课题组继续对斑马鱼开展大量对比实验，通过构建Capn3a基因的不同突变体，发现只有无义突变才能激活遗传补偿效应，并且这是通过提高与变异基因序列同源的家族基因表达来进行的。除此之外，通过向斑马鱼体内导入外源DNA构建转基因，同样也能激活斑马鱼体内的遗传补偿效应，即外源导入的转基因只要带有无义突变和同源序列，就可以提高体内具有同源序列的基因的表达。这证明无义突变和同源序列是遗传补偿效应的两个先决条件。

基于已有的NMD途径，彭教授课题组另辟蹊径把Upf3a敲除，结果发现Capn3a突变体肝脏变小了，补偿的同源基因表达也下降，遗传补偿效应消失。因此可以得出，机体应对无义突变，Upf3a是诱导遗传补偿效应的重要“中介”。

彭教授缓缓讲述，遗传补偿效应并不是某种生物独有的现象，它在其他许多模式生物中也存在。因此，对于“遗传补偿效应”的研究所取得的成果不但实现了理论上的突破，而且具有很高的实践价值。遗传补偿效应使得携带纯合无义突变的基因的人群表型正常，由此说明，引入无义突变可能是治疗存在补偿基因的遗传病的一种临床途径。

  介绍完相关内容后，对于同学们“实验中使用的部分蛋白造成蛋白质的降解是否是常规的泛素化处理”这一问题，彭金荣教授指出，实验中使用的蛋白是半胱氨酸蛋白酶，它是可以直接降解蛋白质的，并不是泛素化处理。对于提到的遗传补偿效应对于进化的重要意义的问题，彭金荣教授幽默解释道，进化的前提是“活着”，基因的遗传补偿机制为突变体提供了更多存活的机会。解答了现场听众的疑惑后，彭金荣教授希望相关专业的同学，可以根据自己的兴趣进行一些简单的生物实验和生物操作，提高自己的动手能力。

最后，为表达对彭金荣教授带来如此精彩讲座的感谢之情，学生代表向彭金荣教授送上精美礼品，讲座在全场观众的热烈掌声中结束。

科学发展的车轮不断向前，而人类对于自身还是有很多方面不甚了解。相信在生物学知识的不断更新发展中，在科学思维和探索精神的浸润启发下，我们终将会更加认识充满无限奥秘的生命，更加了解独一无二的自己。