研究背景:
假基因是基因组进化过程中产生的基因重复产物,长期以来被视为“无功能的基因化石”。但越来越多的研究发现,假基因不仅在DNA、RNA和蛋白质等分子水平发挥调控功能,还在物种适应和进化中扮演重要角色。功能性假基因挖掘使其与物种进化的关联逐渐受到关注,“假基因化”不再仅仅是基因“逃避”自然选择压力的方式,也可能为物种的适应性进化带来优势。
文章概述:
近日,余佳、马艳妮团队合作在Advanced Genetics 发表综述文章“From Genomic Fossils to Functional Elements: The Evolving Story of Pseudogenes”,系统总结了后生动物假基因的主要类型、功能及调控方式,特别聚焦于其在灵长类进化过程中的产生路径以及在人类基因组中的保留机制(图1)。
图文导读:
图1. 本综述的主要内容:假基因的产生与分类,假基因的激活方式,假基因发挥功能的途径及其与进化的关联
文章指出,假基因的产生主要包括逆转录插入(retroposition)、基因重复(duplication)和原始基因失活(unitary pseudogene),并详细阐述了各类型假基因的结构特征和进化轨迹(图2)。
图2. 人类假基因的主要类型及起源
综述强调,假基因并非都是“沉默”的遗迹,部分假基因可通过多种机制重新获得功能。一方面,重新激活的假基因其转录或编码产物可能也会获得新的调控功能,参与调控物种特异性信号通路,进而贡献于物种进化(图3a);另一方面,基因失去编码能力有可能为物种进化带来优势,反而促进了它们在基因组中的保留(图3b);假基因DNA序列本身还可能具有进化为顺式调控元件的潜力,作为潜在的启动子或增强子调控周围基因表达(图3c);而且即便当前是基因组中的沉默元件,特定的假基因也有可能在选择压力下复活,重新编码产物行使功能(图3d)。
图3. 假基因对物种进化的贡献:(a)假基因转录或翻译产物的进化相关功能;(b)功能基因假基因化获得的适应性优势;(c)假基因上的GC富集序列或转录因子结合基序(TFBMs)演化为增强子、启动子等顺式调控元件;(d)特定选择压力下假基因作为基因组储备库被重新激活
文章进一步探讨了假基因在进化中的多重角色,包括:假基因的功能化(如获得新功能或恢复原有功能);假基因化带来的适应性优势(如Xist基因的进化、肌球蛋白基因失活促进脑容量扩展等);假基因作为顺式调控元件的潜力,为基因表达调控和进化创新提供原材料;以及假基因在选择压力下的复活,为物种适应提供基因组储备库。
本综述还总结了当前技术的发展对假基因领域研究的推动作用,如长读长测序技术提升假基因鉴定和定量的准确性,单细胞转录组学揭示假基因在不同细胞类型和发育阶段的表达模式,基因编辑技术实现假基因功能的精准验证等。总之,从分子功能的揭示到进化关联的探索,假基因在基因组调控、物种进化和疾病发生中的作用不断被挖掘。
通讯作者简介
余佳
马艳妮
论文信息
From Genomic Fossils to Functional Elements: The Evolving Story of Pseudogenes
Mengyao Sun, Yanni Ma, Jia Yu
Advanced Genetics
DOI:10.1002/ggn2.202500040
https://doi.org/10.1002/ggn2.202500040
更多关于Advanced Genetics
E-mail: advgenet@wiley.com
Homepage: www.advgenet.com
Advanced Portfolio:
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/
Social Media:
X:@Adv_Genet
ResearchGate:
https://www.researchgate.net/journal/Advanced-Genetics-2641-6573
Advanced Science News:
https://www.advancedsciencenews.com/
推荐阅读:
Advanced Genetics系列对话 | 从基因组到微生物组,傅静远教授如何跨界探索人体健康的奥秘
Advanced Genetics|解码RNA-蛋白质相互作用:新方法与挑战
Advanced Genetics|纳米平台赋能的中枢神经系统基因治疗:递送策略与转化前景
联合特辑 | 人类肠道菌群在健康与疾病中的作用 | 开放投稿
多学科视角下的植物-生物互作研究 | PCE和Wiley-Advanced领衔多期刊联合征稿
Advanced 旗舰系列期刊合集 | 精准医疗:从新工具到创新应用
Advanced Best of 2025权威发布 | 汇聚年度卓越科研成果
Advanced 旗舰系列旗下 Advanced Genetics 副编委名单(第一批)公示及全球持续招募中
Advanced genetics丨揭示循环蛋白与心血管疾病的因果关系——基于多祖先人群的遗传学与蛋白质组学系统分析
Advanced Genetics | 大肠杆菌组成型启动子的从头设计
Advanced Genetics|纳米孔直接RNA测序用于RNA修饰检测:信号到位点的解析流程
Advanced Genetics封面|光遗传学工具二十年发展史
威立(Wiley)是权威内容与科研智慧领域的全球领导者,致力于推动科学探索、创新发现与学习发展。两个多世纪以来,我们始终立于学术生态体系的中心,将悠久的出版传承与人工智能驱动的平台深度融合,重塑知识的发现、获取与应用方式。从独立研究员、莘莘学子到世界500 强企业的研发团队,威立始终助力将先进的科学突破转化为切实的社会实践。从知识到影响力 —— 我们正在重新定义科学与求知领域的无限可能。
点赞,在看,分享,来个一键三连吧!

