基因从头起源一直被传统观念认为是近乎不可能的事件。虽然近年来有一些基因起源于非编码序列的实例的报道，但所有这些从头起源的基因都没有确凿的编码蛋白的能力的证据。在本工作的前半部分，我们在酿酒酵母Saccharomycescerevisiae中发现了一个从头起源的蛋白编码基因MDF1通过全面的遗传学、细胞生物学和分子生物学等研究手段，我们细致地揭示了MDF1在酿酒酵母中获得的新功能。在营养充足的情况下，MDF1编码的蛋白质Mdflp通过与一个S.cerevisiae交配型决定因子MATa2结合抑制了酿酒酵母交配通路，从而极大程度上抑制了S.cerevisiae的交配行为，使S.cerevisiae节省下更多的能量用于快速的无性繁殖。我们的工作首次为从头起源的基因提供了确凿的蛋白编码能力的证据，而且证明年轻的新基因也可以像保守的老基因一样在一些基本的生命过程发挥关键的作用，为提高物种的适应性作出重要贡献。同时我们的工作在机制上阐明一个新进化出的基因如何被一个已有的信号通路募集，这为更深刻理解信号通路的进化提供了有益参考。　　 在本工作的后半部分，我们发现了一种新的正反链编码的基因对相互作用的分子机制。最近全基因组转录谱的研究提示：在很多真核生物的基因组中，很大一部分双链DNA链都有编码能力，这些分别由正反两条链编码的基因之间可能存在的相互作用已被公认为一种基因调控的重要方式。现在己知的正反链基因相互作用的分子机制包括RNAi，转录干扰，RNA-诱导的组蛋白去乙酰化，RNA编辑等，所有这些反链基因对正链基因的调控机制都依赖于非编码的反链RNA的存在，但编码蛋白的反链基因能否对正链基因行使调节功能还是未知。在本工作中，我们发现编码新基因MD目的同一座位的反链基因可以编码一个保守的基因ADF1，而且MDF1和ADF1对酿酒酵母生长产生相反的影响(MDF1可以促进生长，但ADF1抑制生长)提示MDF1和ADF1之间存在相互作用。对这种相互作用的分子机制的深入研究揭示ADF1编码的蛋白Adflp以转录抑制因子的方式结合在MD目的启动子区，从而抑制MD目的转录。这种相互作用需要反链编码的蛋白而不是RNA参与，所以不同于任何一种己知的正反链相互作用机制。我们还进一步发掘出这种抑制效应在S.cerevisiae中起作用的生理条件。当营养丰富时，Mdf1p抑制性地结合非发酵碳源代谢的控制因子Snf1p，从而促进可发酵碳源被快速利用，使S.cerevisiae获得最快的生长速度。当营养减少时，Adf1p抑制MDF1表达，从而促进非发酵碳源的利用。我们前后两部分的工作还为生殖代价提供了一种机制上的解释。有性生殖和无性繁殖是两种负相关的过程，有性生殖总会以生长速度减慢为代价，但至今没有一种分子机制能把这两个拮抗的过程联系起来。Mdf1p同时处在有性生殖和无性繁殖两条信号通路中，抑制交配行为而加速生长，所以Mdf1p实现了两条信号通路之间的对话。