2.7
真核生物的基因由交替排列的蛋白质编码序列(称为外显子)和非编码序列(称为内含子)组成。
外显子重组是一种来自相同或不同基因的外显子重新组合,形成新的外显子-内含子序列组合的过程,这些新组合可能进化为新基因。
外显子重组可通过非同源重组或逆转座转座介导。
在非同源或非法重组过程中,没有序列相似性的DNA链可以发生重组,从而产生新的基因结构。
慢性肉芽肿病——一种免疫系统的遗传性疾病,就是一个很好的例子。许多患有此病的患者在编码 NADPH 氧化酶的 phox 基因中存在罕见突变。
野生型NADPH氧化酶在感染时产生活性氧(如超氧阴离子),有助于吞噬细胞介导的病原体杀伤作用。
在极少数情况下,phox 基因第8至第11外显子之间的非同源序列发生重组,导致第9和第10外显子重复。这会引起NADPH氧化酶活性降低。功能受损的酶无法产生产足量的活性氧物质,从而不能有效清除细菌感染,最终导致肉芽肿或巨噬细胞及其相关免疫细胞的聚集。
由逆转座导致的外显子重组最能解释该基因的进化过程 Jingwei 非洲果蝇中的基因
大约250万年前,一段Adh mRNA 逆转录为 DNA,并与Ynd 基因的外显子发生重组,从而产生了一个名为 Jingwei 的新基因。
Ynd 基因负责果蝇睾丸的发育,而 Adh 基因编码乙醇脱氢酶。新基因 Jingwei 编码一种具有两个结构域的蛋白质——其中一个结构域来源于 Ynd,另一个来源于 Adh。
因此,Jingwei 蛋白在果蝇睾丸中表达,负责激素和信息素的生物合成。
新基因的进化对于物种形成至关重要。 外显子重组又称外显子改组或结构域改组,是新基因形成的重要手段。 在脊椎动物、无脊椎动物以及马铃薯和向日葵等一些植物中都观察到了这种现象。 在外显子重组过程中,来自相同或不同基因的外显子重组并产生新的外显子-内含子组合,这可能进化成新基因。
外显子重组遵循“剪接框架…