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解碼基因調(diào)控神秘序列
2013-7-12 閱讀(616)
生物體的每個(gè)細(xì)胞都擁有相同的DNA拷貝，然而不同的細(xì)胞卻做著不一樣的事情；例如，一些細(xì)胞行使的是腦細(xì)胞的職責(zé)，而另一些則形成肌肉組織。相同的DNA，為何會(huì)導(dǎo)致發(fā)生不同的事情？來自加拿大的科學(xué)家們宣布在該領(lǐng)域的研究中邁出了重大的一步，研究發(fā)現(xiàn)對于我們了解諸如自閉癥等許多的遺傳性疾病具有重要意義。
一個(gè)基因在激活之后，其發(fā)揮什么功能以及生成什么產(chǎn)物都受到嚴(yán)格地調(diào)控，對此科學(xué)家們已了解不少。首先，基因生成RNA分子，隨后稱作為RNA結(jié)合蛋白（RBPs）的小蛋白會(huì)結(jié)合到RNA上，控制它的命運(yùn)。例如，一些RBPs會(huì)切掉RNA分子的某些部分使其生成特異的蛋白質(zhì)，而另一些RBPs則在RNA生成蛋白質(zhì)之前幫助破壞它。
由于解碼RBPs結(jié)合的RNA序列非常的困難，目前對于這些機(jī)制仍然不是很清楚。為了充分了解基因調(diào)控以及疾病中的失控機(jī)制，科學(xué)家們需要采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和數(shù)據(jù)分析，才能鑒別這些RNA序列的模式。
由多倫多大學(xué)的研究員Tim Hughes領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究人員小組致力填補(bǔ)這一知識缺口，他們生成了*個(gè)RNA結(jié)合序列目錄，研究成果發(fā)表在7月11日的《自然》（Nature）雜志上。
Hughes說：“我們花費(fèi)了大量的時(shí)間來生成和分析數(shù)據(jù)。在用數(shù)年時(shí)間開發(fā)及完善方法之后，我們開始尋找人類、果蠅和其他復(fù)雜生物體中，看起來有可能與RNA結(jié)合的所有蛋白質(zhì)，并搜索它們喜歡結(jié)合的序列。我們的RNA結(jié)合序列目錄將成為該領(lǐng)域研究人員一個(gè)重要的資源，其對于人類遺傳分析尤為有用。
研究人員發(fā)現(xiàn)，由于人類和果蠅起源于共同的祖先，兩者具有相似的RBPs。并且在許多情況下，它們基本上結(jié)合的是相同的序列。研究人員預(yù)計(jì)，其他的生物體中的RBPs蛋白也是如此。
“我們總共調(diào)查了200多種蛋白質(zhì)，或許可以此推斷其他許多生物體中數(shù)以萬計(jì)蛋白質(zhì)的偏好，”Hughes說。
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)許多跨物種的相似序列都位于RNA轉(zhuǎn)錄物的末端，RNA降解調(diào)控及細(xì)胞內(nèi)易位均與這一區(qū)域有關(guān)。“這表明，RNA有可能在自身穩(wěn)定或破壞方面，對基因表達(dá)進(jìn)行了更多的調(diào)控，”Hughes說。
RBFOX1是一個(gè)得到廣泛研究的蛋白質(zhì)，*它在RNA剪切調(diào)控中發(fā)揮作用，在自閉癥中RBFOX1的表達(dá)減少。研究小組所取得的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)就是，證實(shí)RBFOX1參與調(diào)控了自閉癥大腦中神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)基因的表達(dá)水平，它使得RNA變得更加的穩(wěn)定。
Hughes說，自閉癥的潛在病因遠(yuǎn)比單基因功能失常要復(fù)雜得多。他認(rèn)為，研究小組的RNA結(jié)合序列目錄將在人類遺傳分析中發(fā)揮作用。
“科學(xué)家們通常所做的事情只是鑒別與疾病相關(guān)的遺傳變異，但他們卻不了解遺傳變異導(dǎo)致疾病的原因。這些序列發(fā)生改變造成了什么影響？如果序列位于RNA的調(diào)控區(qū)域，那么利用我們的目錄，其他的科學(xué)家們將可以了解與之結(jié)合是哪些蛋白質(zhì)，從而使得他們更好地認(rèn)識正遭到破壞的事物。”
下一步，研究小組打算將他們的目錄擴(kuò)展至全部的復(fù)雜生物體。Frey還希望能夠利用這些研究發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步構(gòu)建出可以更準(zhǔn)確描述基因表達(dá)模式的模型。
Frey說：“我的研究側(cè)重于解碼DNA中的調(diào)控序列，它們zui終塑造了RNA分子的命運(yùn)。我希望利用論文中發(fā)現(xiàn)的這些RNA結(jié)合序列作為標(biāo)記，來查明它們是如何以一種調(diào)控模式來發(fā)揮作用的。這將幫助我們更好地認(rèn)識DNA突變影響調(diào)控的機(jī)制，從而更深入地了解人類疾病。”
