上海
撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
近日，南京農業大學的一項研究登上了Cell Press頭條。
該論文以：Evolution of protein domains and protein domain combinations provides insights into the origin and diversification of land plants 為題，2025 年 12 月 29 日在線發表于 Cell 子刊 Cell Genomics 上。南京農業大學薛佳宇副教授、Yves Van de Peer教授及根特大學Li Zhen為論文共同通訊作者。
雖然基因是DNA水平上的基本基因組單位，但在蛋白質水平上，蛋白質結構域（由保守的氨基酸序列組成）才是決定功能的基本單位。目前公認的結構域被認為源自古老的單外顯子基因。一個結構域可以構成單獨的蛋白質，和/或與其他結構域結合形成包含多個結構域的嵌合蛋白，從而通過結構域重排，不同的結構域組合使多種蛋白質功能得以進化。
在這項研究中，研究團隊從涵蓋所有主要植物譜系的 446 個基因組中識別出了所有的蛋白質結構域及結構域組合。研究團隊在陸生植物中發現的結構域和結構域組合比在藻類中發現的多。在輪藻植物早期進化過程中獲得了許多新穎的“核心”蛋白質結構域，極大地豐富了基因組工具包，使植物能夠從單細胞組織向多細胞組織轉變，并適應陸地生活。
在征服陸地之后，陸生植物中祖先核心結構域的數量持續減少；相反，獲得的非核心結構域數量不斷增加，再加上結構域重組活動的增強，產生了各種新的結構域組合，從而擴大了蛋白質的多樣性。
研究團隊推測，失去現有的遺傳元件（核心結構域）并非總是有害的，因為這可能會減少物種的進化限制，為生物創新（物種形成）和適應不斷變化的環境鋪平道路。
該研究的亮點：
對 446 種植物基因組的比較分析揭示了結構域進化模式；
早期密集的結構域獲得豐富了植物陸地適應的遺傳工具包；
核心結構域的持續丟失可能釋放了現有的進化限制；
非核心結構域的獲得和結構域重排擴大了陸生植物蛋白質的多樣性。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell-genomics/fulltext/S2666-979X(25)00363-5
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