新技術使果蠅突變率大增，推動遺傳學進步

一種新技術，TF-High-Evolutionary（TF-HighEvo），能夠對多細胞生物中的從頭突變進行大規模評估。該技術由歐洲分子生物學實驗室（EMBL）和馬克斯·普朗克學會的弗里德里希·米歇爾實驗室的研究人員合作開發，爲基因調控網絡的進化動力學以及其在塑造生命多樣性中的作用提供了新的見解。

該論文在《分子生物學與進化》雜誌上發表了。

基因調控在生物體的發育和進化中起着關鍵作用，轉錄因子（TFs）是控制基因表達的重要組成部分。傳統上，對於黑腹果蠅（通常稱爲果蠅）遺傳變異的研究依賴於固定的遺傳變異（即已經存在的突變）。

與細菌等單細胞生物不同，細菌繁殖迅速且突變率高，果蠅的繁殖和突變率較低，這導致在短時間內無法對從頭突變進行研究。

此外，在所有已研究的生物中，大多數遺傳變異出現在基因組的調控區域，而非基因裡。

理解這些調控區域中突變的影響尤其困難，因爲基因突變的影響能夠被預測。

TF-HighEvo 方法通過大幅提高果蠅的突變率來應對這些挑戰；關鍵在於，它是以通路特異性的方式進行的。

這種新方法使得研究人員能夠通過把突變體附着在控制基因表達的轉錄因子（TFs）上，來研究新生突變，進而探究這些遺傳變化怎樣影響性狀。

該方法融合了在體內將轉錄因子與激活誘導脫氨酶（AID）相結合的優點，能夠在果蠅整個調控網絡的轉錄因子結合位點達成連續的種系突變。

在他們的研究中，研究人員表明，表達 TF-HighEvo 構建體的果蠅種羣積累突變的速率高於自然種羣中的速率。這些突變聚集在靶向的 TF 結合位點周圍，導致了與標記的 TF（Bicoid 和 Distal-less）的發育作用相符的不同形態表型。這些因素分別參與了果蠅的早期胚胎髮育和附肢生長。

“這種方法是一種具有變革性的方法，”圖賓根馬克斯·普朗克學會弗里德里希·米歇爾實驗室的首席研究員之一路易莎·帕拉雷斯博士說。“這將爲果蠅實驗進化開闢前所未有的方式。通過讓我們大規模探索突變情況，TF-HighEvo 使我們能夠評估表型變異的遺傳基礎以及特定途徑如何進化。”

這項研究的意義不止於果蠅，因爲開發的方法能夠應用於其他多細胞生物。以可控方式誘導和研究從頭突變的這種能力，將有助於更深入地瞭解發育和進化的遺傳基礎，有可能爲進化、發育和合成生物學中的未來生物學問題提供相關信息。

此外，已有六項諾貝爾獎被授予給涉及果蠅的研究，突顯了果蠅研究對我們理解遺傳學、發育和生理學的重大貢獻。

隨着國際上對模型系統中基因擾動影響的理解不斷加深，TF-HighEvo 方法在該領域作爲一項重大進展嶄露頭角。這種方法將強化對基因調控的研究，並有助於更廣泛地知曉基因變異如何導致進化適應。