11月1日，中國科學院生物物理研究所葉克窮研究組和北京生命科學研究所杜立林研究組合作，在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上在線發(fā)表了題為A meiotic driver hijacks an epigenetic reader to disrupt mitosis in noncarrier offspring和Structural duality enables a single protein to act as a toxin-antidote pair for meiotic drive的研究論文。該研究在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)新型殺手基因tdk1，并揭示其蛋白質(zhì)產(chǎn)物控制細胞生存的分子和結(jié)構(gòu)機制。殺手減數(shù)分裂驅(qū)動因子是一類自私的遺傳元件，能夠殺死減數(shù)分裂中不攜帶該基因的配子，從而增加自身傳遞給后代的幾率。該研究在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)tdk1是新型殺手基因。然而，殺手基因通常需要毒藥和解藥兩個組分來實現(xiàn)選擇性殺傷，但tdk1只表達一種蛋白質(zhì)產(chǎn)物。該蛋白質(zhì)通過結(jié)構(gòu)變化可以同時充當毒藥和解藥，從而代表新的機制。裂殖酵母主要以單倍體形式進行無性繁殖，但在饑餓情況下可以進行有性繁殖。在有性繁殖期間，不同性別的單倍體細胞融合形成雙倍體，進而經(jīng)過減數(shù)分裂形成四個單倍體孢子。在營養(yǎng)生長和減數(shù)分裂期間，Tdk1蛋白質(zhì)形成無毒性的四聚體結(jié)構(gòu)。而在孢子中，Tdk1靠近羧基的區(qū)域會轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘缘牧垠w構(gòu)象，并與乙?；M蛋白閱讀器Bdf1結(jié)合。同時，毒性Tdk1能夠形成超分子聚合體，在有絲分裂過程中阻止染色體的分離，殺死不攜帶tdk1基因的孢子。而在攜帶tdk1基因的孢子中，萌發(fā)過程中新合成的Tdk1可以拆解這些有毒的超分子聚合體，從而發(fā)揮解毒藥的作用。該研究發(fā)現(xiàn)了新型自私遺傳元件，并揭示了其單一蛋白質(zhì)產(chǎn)物利用結(jié)構(gòu)雙重性同時實現(xiàn)毒藥和解藥功能的分子和結(jié)構(gòu)機制。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學院相關項目等的支持。論文鏈接：1、2左側(cè)顯示Tdk1同時作為毒藥和解藥控制裂殖酵母孢子的有絲分裂；右側(cè)顯示Tdk1毒性和非毒性的結(jié)構(gòu)