没有功能性Hmgn2基因的 medaka 鱼无法区分简单形状,这突显了这个调控基因的新角色。
medaka 鱼,通常被称为日本稻鱼(Oryzias latipes),在生物研究中作为重要的模型生物,同时也是受欢迎的观赏鱼。尽管已有大量研究探索了 medaka 鱼的各个方面,但仍有许多未被揭示的内容,尤其是其基因组成方面。
由北海道大学药学领域助理教授横井沙织领导的一研究小组发现了medaka 鱼中一种独特的Hmgn2基因进化变体,该变体影响该物种的形状偏好。他们的研究结果发表在期刊Communications Biology上。
“在研究medaka 鱼大脑中表达但功能不明的基因时,我们发现了被命名为oHmgn2的Hmgn2变体,”横井解释道。“HMGN蛋白对染色质结构变化和各种脊椎动物中基因表达的调控至关重要。”
之所以选择oHmgn2进行研究,是因为它在medaka 脑中的独特表达模式。在确认该基因编码HMGN蛋白后,oHmgn2的RNA测序显示其比其他脊椎动物中的Hmgn2短99个碱基对。进化分析证实oHmgn2的确是一个独特的变体。
“最显著的一个差别是oHmgn2在核仁中的定位,核仁是细胞核内DNA被转录为RNA的区域,”横井进一步解释。“与典型的相互作用相比,oHmgn2与DNA结合蛋白(即组蛋白)的相互作用被认为较弱,这有助于解释其定位。”
oHmgn2的表达集中在大脑的神经发生区域,团队观察到它在神经前体细胞功能中发挥作用的迹象。基因敲除实验表明,功能性oHmgn2的缺失干扰了端脑的发展——这个大脑区域与人类的大脑半球和前额叶相关。
有趣的是,野生型medaka 鱼偏好三角形而非圆形,花更多时间在与三角形相关的迷宫臂中。相比之下,缺乏oHmgn2的medaka 鱼不表现出这种偏好,显示出在识别形状方面的挑战。
“我们的研究表明,oHmgn2基因是在medaka 鱼脑发育和认知能力分子进化中的关键因素,”横井总结道。“未来的研究将聚焦于揭示oHmgn2如何影响这些鱼的形状识别。”