2024年7月2日

NDSU教授获得1美元.八百万的开创性遗传学研究经费

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新州立大学生物科学助理教授萨拉·西格诺(Sarah Signor)获得了1美元.美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)拨款8100万美元,用于研究转座子基因及其对进化的影响. 西格诺的研究旨在了解防御系统是如何进化来对抗这些基因的,以及它们对人类和其他物种的健康和生育能力的重要影响.

转座子,通常被称为“跳跃基因”,可以移动到DNA内的不同位置. 类似于一本书中的一小段文本移动到不同的章节并改变整个故事, 转座子的运动通常通过开启或关闭基因或修改基因的功能来改变DNA的功能. 转座子广泛存在于动植物中.

保持DNA的稳定对健康和生育至关重要, 但是转座子通过将自己插入基因组的不同部分而破坏了这种稳定性. 虽然这在进化和遗传多样性中起着作用, 它还会导致突变和遗传疾病.

生物体使用一种包含小RNA分子的防御系统来识别和沉默转座因子. Signor的研究探索了RNA产生和其他转座子抑制方法的进化. “虽然存在专门的系统来阻止由转座子引起的过程, 新的发现表明, 当转座子自身进化出将其遗传物质插入DNA的新方法时,人们不太了解的机制也可能在起作用,她说. “转座子活动的过程和由此产生的宿主抑制活动造成了各种各样的军备竞赛, 我们想了解这些防御系统是如何在不同的生物体中进化和变化的."

这项研究有望在群体遗传学和基因调控等领域取得进展,并可能对人类和其他物种的健康和生育能力产生重要影响.

1944年,芭芭拉·麦克林托克首次发现了转座子的活性, 他是康奈尔大学的一名研究人员,开创了以玉米为模式生物的细胞遗传学研究. 麦克林托克的技术是对科学最伟大的贡献之一, 直到20世纪70年代,人们才更好地理解了它们的影响,因为发现了一种叫做P元素的转座子. 在采用CRISPR技术之前, P元素是遗传学家修饰和研究基因的主要方法.

Signor的工作涉及到果蝇. 果蝇的P元素在基因组内移动,并说明了转座子在生物体中的破坏性力量. 在极端情况下, 它们的移动会导致高突变率, 不育, 还有其他遗传问题.

Signor指出,转座子在果蝇中的入侵曾经很罕见, 可能每千年发生一次. “然而,在过去的200年里,我们仅在果蝇身上就发现了11个新的转座子. 这是非常迅速的变化,可能是人类活动及其对果蝇影响的标志. 我们的工作可以帮助理解生育问题和遗传稳定性,同时改善健康结果."

Signor的实验室有研究生和本科生. 本科生研究机会的支持者, 她经常有十几个本科生参与她的实验室, 还有一位是论文的第一作者.

"Dr. Signor的工作是NDSU今天进行的高水平生命科学研究的一个重要而值得注意的例子,NDSU负责研究和创意活动的副校长Colleen Fitzgerald说. “了解不孕症和遗传稳定性等问题对改善世界各地人民的生活有很大的希望."

先生的工作, 转座因子及其宿主之间的共同进化动力学,的研究得到了NIH奖励1R35GM155272-01的支持.

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