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果蠅複眼的調控基因

中央研究院分子生物研究所研究員孫以瀚博士和他的研究伙伴,在果蠅複眼中發現重要的調控基因。其中一個是eye gone基因,是複眼發育所必須的。
 
 
 
中央研究院分子生物研究所研究員孫以瀚博士和他的研究伙伴,在果蠅複眼中發現重要的調控基因。其中一個是eye gone基因,是複眼發育所必須的,功能是調控複眼的細胞分裂,萬一突變(被破壞),果蠅眼睛會變小或完全不見。另一個homothorax基因只在複眼前緣表現,功能是調控複眼的生長邊界。

有趣的是,果蠅的複眼分成兩部分,靠近腹部的是腹側,靠近背部的是背側。有一個teashirt基因,除會調控homothorax的表現外,又會在複眼兩側發揮不同功能,在腹側抑制複眼發育,在背側則促進複眼發育。

稍早之前,瑞士巴塞爾大學吉寧教授(Walter Gehring)在果蠅的複眼中發現eyeless基因,這個基因也是複眼發育所必須的,萬一突變,眼睛也會長不出來。eyeless被視為複眼發育的主控基因,一直在演化上扮演著重要的角色,而在人類、老鼠身上也都存在,萬一突變,人類、老鼠的眼睛也會出問題。

吉寧在1995年發現:若把eyeless基因表現在複眼以外的部位,如翅膀、觸角或腿部,就會長出小型複眼。若把老鼠的這個基因轉殖在果蠅身上,就像是一個開關一樣,也可以開啟果蠅複眼的發育程式,在果蠅翅膀、觸角或腿部長出果蠅的複眼。

eyeless與eye gone都屬於複眼發育的調控基因族,它們的結構看起來很像,應是同個基因歷經長久時間而複製演化出來的。在生命演化的過程中,如果兩個基因功能相同,其中一個會被淘汰。eyeless與eye gone因為分工了,所以都能留下來。然而它們之間的差異,應是由好幾個點共同形成的,又因為兩個基因互不調控表現,但會合作決定複眼的發育,所以缺少任何一個都不行。至於它們在演化過程中如何分工,這是另一個研究主題。

果蠅的許多生物現象與人類相似,調控基因也很像。南韓科學技術院生物學教授鄭長慶在2006年的研究中發現,如果人類與帕金森氏症有關的基因遭受損傷,在腦神經細胞和肌肉細胞中產生能量的粒線體會被破壞,因而引發帕金森氏症。果蠅身上的Parkin和PINK1基因若是突變,粒線體也會遭到破壞,而表現不能飛舞的帕金森氏症狀,但若加強這些基因功能,就會恢復正常。這個發現是開發新藥的重要線索。總之,研究果蠅得到的知識,能為人類的遺傳疾病找到新的解決方法,甚至進一步應用在醫學治療上。
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