RPS16,也称为核糖体蛋白S16,是一种重要的核糖体蛋白。核糖体蛋白是构成核糖体的主要成分,核糖体是细胞内进行蛋白质合成的关键细胞器。RPS16在核糖体的组装和功能发挥中起着重要作用。在真核生物中,RPS16基因通常存在于线粒体和叶绿体基因组中,但在某些植物中,如苜蓿和杨树,叶绿体基因组中丢失了rps16基因,这表明RPS16基因在不同物种中经历了不同的进化路径[1,2,5,6,7]。
在植物中,叶绿体基因组的进化是一个动态的过程,伴随着基因的丢失和转移。例如,在拟南芥、番茄和水稻等植物中,叶绿体基因组编码rps16基因,但研究表明,这些植物的线粒体rps16基因也具有双重靶向能力,可以同时靶向线粒体和叶绿体[1]。这表明,RPS16的双重靶向能力在单子叶植物和双子叶植物的分化之前就已经出现,并且是核编码的rps16基因对叶绿体rps16基因进行替代的一个例子[1]。
在植物中,基因从叶绿体转移到核基因组是一个重要的进化过程。例如,在Euphorbia schimperi中,叶绿体基因组中的rps16基因丢失,并被核基因组中的rps16基因所替代[2]。这种替代可能是由于核基因组中的rps16基因复制并获得了双重靶向能力,使其能够同时靶向线粒体和叶绿体[2]。这种替代事件在多个植物谱系中发生,表明基因转移和替代是植物叶绿体基因组进化的重要过程[2,7]。
在动物中,RPS16基因也表现出重要的生物学功能。例如,在酵母菌S. cerevisiae中,RPS5和RPS16之间的相互作用对于翻译起始的效率至关重要。RPS5的N端结构域与RPS16的N端结构域相互作用,调节RPS16的C端尾与起始tRNA的结合,从而促进48S前起始复合物的组装[4]。
此外,RPS16基因还与病毒感染相关。例如,流感病毒感染可以导致宿主细胞中miRNA let-7的表达显著降低,而let-7可以靶向RPS16基因的3'-非翻译区,从而降低RPS16的表达。let-7的过表达可以增加干扰素的产生,并有效地抑制流感病毒的感染[3]。
综上所述,RPS16基因在真核生物中具有重要的生物学功能,参与调控核糖体的组装和功能,影响翻译的起始和效率。RPS16基因在不同物种中经历了不同的进化路径,并且在植物中表现出基因转移和替代的进化特征。此外,RPS16基因还与病毒感染相关,可以作为抗病毒药物的潜在靶点。
参考文献:
1. Ueda, Minoru, Nishikawa, Tomotaro, Fujimoto, Masaru, Tsutsumi, Nobuhiro, Kadowaki, Koh-Ichi. 2008. Substitution of the gene for chloroplast RPS16 was assisted by generation of a dual targeting signal. In Molecular biology and evolution, 25, 1566-75. doi:10.1093/molbev/msn102. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18453549/
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5. Claude, Sivagami-Jean, Park, Seongjun, Park, SeonJoo. 2022. Gene loss, genome rearrangement, and accelerated substitution rates in plastid genome of Hypericum ascyron (Hypericaceae). In BMC plant biology, 22, 135. doi:10.1186/s12870-022-03515-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35321651/
6. Keller, J, Rousseau-Gueutin, M, Martin, G E, Cabello-Hurtado, F, Aïnouche, A. . The evolutionary fate of the chloroplast and nuclear rps16 genes as revealed through the sequencing and comparative analyses of four novel legume chloroplast genomes from Lupinus. In DNA research : an international journal for rapid publication of reports on genes and genomes, 24, 343-358. doi:10.1093/dnares/dsx006. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28338826/
7. Yang, JiYoung, Park, Seongjun, Gil, Hee-Young, Pak, Jae-Hong, Kim, Seung-Chul. 2021. Characterization and Dynamics of Intracellular Gene Transfer in Plastid Genomes of Viola (Violaceae) and Order Malpighiales. In Frontiers in plant science, 12, 678580. doi:10.3389/fpls.2021.678580. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34512682/