Nat Eco Evo | 吴法柏团队揭示真核DNA复制机制起源

DNA复制是生命最基本的生物学过程之一，控制着遗传信息的精确传递，是生物生存与繁衍的基石。在DNA复制机制上，古菌比细菌更接近真核生物，被认为是真核生物的祖先。然而，真核生物的复制机器展现出显著的复杂性，包括功能分化和异源多聚体组成等特征。这种复杂性在演化过程中如何逐步形成，一直是进化生物学领域的重要谜题。

2025年10月21日，宁波东方理工大学生命科学学院吴法柏团队在Nature Ecology & Evolution上发表文论Serial innovations by Asgard archaea shaped the DNA replication machinery of the early eukaryotic ancestor。在本研究中，作者发现一类称为阿斯加德古菌的原核生物通过不断的结构和功能创新发明出了包括DNA聚合酶在内的早期真核生物DNA复制机制模版。

该研究结合系统发育学、统计学方法、结构预测和生化实验对生命之树中古菌与真核生物的DNA复制体系多样性进行了深入探索， 发现阿斯加德古菌门的不同分支编码独特的与真核生物相类似的复制机制部件。其中，巴德尔古菌纲 编码类真核Polδ的DNA聚合酶复合物 ，海姆达尔古菌纲 编码 类 真核的引 发 酶 ，而洛基古菌纲类真核 的 R FC 复合体。作者通过酵母双杂交、免疫共沉淀等方法验证了这些复合体的存在。此外 ，研究还发现fla p 内切酶 Fen1、拓扑异构酶VI亚基Top6A等在其他阿斯加德古菌类群中也存在类真核的模序变异。过去学界普遍认为这些复杂性是真核生物所独有 的 ，然而本研究通过对大量古菌与真核生物基因组数据的系统分析，揭示 了复制机制中部分组件的分工细化以及多亚基复合体的复杂化是 不同的阿斯加德古菌类群 的创新，早于真核生物起源。这些发现填补了核心遗传学领域的一个长期知识空白，也为未来古菌DNA聚合酶的生物技术开发提供了新的思路。

此外，该研究表明水平基因转移（HGT）是真核生物起源过程中核心遗传学创新的关键驱动力。虽然我们已知HGT是新功能获得的重要途径，但其在核心遗传机制研究的并未获得重视。作者将认为，HGT对生物核心功能基因的渗透对从古菌到真核生物进化过程中遗传机制的复杂化起着关键作用。

该文章第一作者为 冯彦磊 博士（现任浙大杭州国际科创中心副研究员），通讯作者为宁波东方理工大学吴法柏副教授 ， 参与该工作的还有课题组成员丁京京博士（现任杭州职业技术学院副研究员）、林友雄同学、崔丹曦同学，以及浙江大学海洋学院郑道琼教授、李克景同学，宁波东方理工大学蔡宗苇教授，美国俄亥俄州立大学 Stephen D. Bell 教授 。

吴法柏团队 （ https://person.eitech.edu.cn/lxb/wfb/main.htm ）近期 招聘 拥有微生物学、分子生物学、生物信息学、定量与合成生物学、结构生物学等背景的 青年科学家加入 团队作为博士研究生、博士后和科研助理。有意者请 发送 简历和研究兴趣至邮箱。

https://www.nature.com/articles/s41559-025-02882-6

制版人： 十一

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