來自水生生物研究所的消息，中國科學院水生生物研究所原生動物功能基因組學學科組的研究人員對四膜蟲基因家族分子進化研究取得新進展，研究論文在線發(fā)表在10月27日的《BMC進化生物學》（BMC evolutionary biology）期刊上。

    該研究得到了國家自然科學基金項目和中科院知識創(chuàng)新中藥方向性項目的資助。論文的第一作者是博士生熊杰，水生所青年學者繆偉博士是論文的共同作者。去年熊杰在讀碩士研究生期間就同繆偉博士在《PLoS One》論文上發(fā)表重要論文，他們與美國羅切斯特大學的研究人員合作針對嗜熱四膜蟲構建了世界上第一個第一個纖毛蟲全基因組基因芯片分析平臺?；诟咄炕虮磉_分析技術完成了嗜熱四膜蟲3種典型生理或發(fā)育狀態(tài)（生長、饑餓及結(jié)合生殖）共20個時期的全基因組表達數(shù)據(jù)的采集和分析，建立和發(fā)展了協(xié)同表達基因的發(fā)生等分析方法，為四膜蟲功能基因組學的開展奠定了基礎，被同行審稿人評價為“纖毛蟲分子學研究的一個里程碑”（ a major milestone in molecular research on ciliates）。

    ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白（ATP-bindingcassette transporter,ABC）是一種最早在細菌質(zhì)膜上發(fā)現(xiàn)的運輸ATP酶，屬于一個龐大而多樣的蛋白質(zhì)家族，每個成員都含有兩個高度保守的ATP結(jié)合區(qū)，又稱為ABC轉(zhuǎn)運器（ABC transporter）。ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白能利用水解ATP的能量將各種物質(zhì)從細胞質(zhì)內(nèi)轉(zhuǎn)運到細胞外。第一個在真核細胞中發(fā)生的ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白是多藥抗性蛋白（multidrug resistance protein, MDR）。ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白超家族中的許多成員被證實與機體對多種藥物或毒素的耐受有關。

    在新研究中，水生所的研究人員鑒定得到了165個四膜蟲ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白基因；對這些基因進行系統(tǒng)發(fā)育和保守內(nèi)含子分析、以及與同為纖毛蟲的草履蟲進行比較，發(fā)現(xiàn)眾多的四膜蟲ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白是在四膜蟲與草履蟲分化后通過基因復制擴張產(chǎn)生的（約800 Mya）；進一步對它們的基因表達譜和表達進化模式的分析表明，部分四膜蟲ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白基因在發(fā)生基因復制后其表達和功能也發(fā)生了分歧，同時這些基因在基因組中保留下來的模式則更多地符合新功能化和劑量平衡的模型。此外他們還進一步驗證了他們提出的四膜蟲是研究該類多基因家族分子進化良好真核生物的觀點。

    四膜蟲（Tetrahymena）是一種營自由生活的單細胞真核生物，隸屬于原生動物中的纖毛門寡毛綱膜口目，廣泛分布于全球各地的淡水環(huán)境中。在過去的50年中，以四膜蟲為實驗對象在基礎生物學研究中取得了一系列突破性的成果，如端粒與端粒酶的發(fā)現(xiàn)、獲得諾貝爾獎的核酶發(fā)現(xiàn)和組蛋白翻譯后修飾功能的發(fā)現(xiàn)等。同時，四膜蟲作為第一種實現(xiàn)細胞同步化的真核生物可以進行無菌純培養(yǎng)，而且生長快（2－2.5小時一代）；比較基因組的研究也顯示嗜熱四膜蟲較酵母等模式生物和人類具有更高程度的功能保守性；加之四膜蟲中已建立了成熟的基因操作技術。因此，四膜蟲是開展真核生物基因功能研究的良好模式生物。