我敵人的敵人是我的朋友--這個古老的概念解釋了許多奇怪的甚至令人討厭的聯盟。這個概念不僅適用于國家事務,還包括基因組,即一個潛在的有害突變能夠被二次突變有效地中和,稱之為突變抑制基因。直到最近,突變抑制基因都是未解之謎。利用這些基因去對抗致病突變幾乎是不可能的。然而,全基因組調查結果顯示許多攜帶致病突變的人仍然可以保持健康,眾所周知這些突變的基因可以導致令人衰弱的疾病,例如肺囊性纖維化和范可尼貧血。
最近的一項研究首次在細胞中編輯得到了突變抑制基因,更重要的是,研究展現出一系列通用的特性,這些特性可以用來預測基因間的相互作用。
這項命名為“在全球范圍內探索基因抑制作用”的研究,本月初在《科學》雜志上發表。研究由多倫多大學以及明尼蘇達大學雙城分校的科學家主持,基于系統性遺傳圖譜與全基因組測序結果,來自這兩所大學的科學家們對實驗方案及無偏數據進行了審核。
盡管科學家們構建了酵母抑制網絡,他們表示這個網絡為更復雜生物的研究提供了模板,這是一個重大的發展。如果可以識別人體內抑制突變發生的基因,那么人們就能夠進一步深入地認識疾病相關基因并以此為依據指導臨床用藥。
科學論文的作者寫道:大多數的突變基因與突變抑制基因常常是功能相關基因,我們需要重新理解細胞的功能接線圖。除了能對致病突變起到抑制作用的基因突變之外,我們還識別了一些在基因作用過程中頻繁出現的二級突變,這些集中在某一特定區域的突變可能會在疾病初期延緩疾病的發生。
發現突變抑制基因并不容易,對于人類來說,這就像是在草堆里找一根針。理論上,突變抑制基因是成千上萬個錯誤基因中的任何一個。分散在20000個人類基因中,這使得每個基因組都是獨一無二的,全部測試它們是不切實際的。
多倫多大學的博士后研究員,《自然》雜志論文的第一作者Jolanda van Leeuwen說:“全球范圍內從未有過這樣的研究,因為這些實驗不可能應用在人類身上,使用模式生物酵母,我們可以確切地知道基因突變如何影響細胞的健康。”
酵母細胞是人類細胞簡單版本,酵母細胞僅包含6000個基因。然而,遺傳學的基本規則兩者同樣適用。同時,相對于人類細胞,刪除酵母細胞的基因更加容易,以研究最嚴重的突變類型即基因的功能完全消失。
科學家們公平的測量了酵母細胞在攜帶有害突變以及結合其他突變的情況下的生長狀況。得出有害的突變減緩細胞生長,任何細胞生長速率的提高都歸因于突變抑制基因。
這個研究和文獻得出了相同的結論。我們會在致病突變周圍區域尋找突變的抑制基因。這些基因在細胞中有相似的功能--因為這些基因編碼的蛋白質不僅定位在相同的位置而且在同一通路中發揮作用。
多倫多大學分子遺傳學實驗室的博士兼文章的通訊作者Charles Boone指出:“我們已經發現了抑制基因的基本原則,致病突變基因與突變抑制基因在功能上往往是相關聯的。不是在草堆中尋找一根針,我們可以縮小范圍,僅僅在家族遺傳病中尋找突變抑制基因。我們已經從跨越2000個基因的區域到幾百個,甚至是幾十個,這是一個很大的進步。”
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