科學家搭建基因"鳥巢" 新細胞類型可制造

2009年04月23日08:53  來源:中國科學報

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根據一項新技術繪制的有關基因相互作用及其如何影響細胞成熟的復雜圖譜。(圖片提供:RIKEN)
根據一項新技術繪制的有關基因相互作用及其如何影響細胞成熟的復雜圖譜。(圖片提供:RIKEN)
  從指引干細胞的命運到決定我們能長多高,人們體內的基因作用於一個非常復雜的網絡。而拆解這些相互作用則是一項艱苦而繁重的工作。如今,一個國際合作計劃開發出的一種更為有效的綜合處理方法有望加速這一研究進程。

  新的研究工作是由一家名為哺乳動物基因組功能注釋(FANTOM)的國際聯盟實施的,該組織由日本橫濱市RIKEN Omics科學中心發起。由基因組科學家Yoshihide Hayashizaki領導的研究團隊研制出了一項技術,用於計算一種基因被表達的頻率——在這一過程中,脫氧核糖核酸(DNA)被轉錄為核糖核酸(RNA),后者會依次編碼一種蛋白質。而這些蛋白質中的大部分都能夠影響其他基因的表達,進而最終增加或減少所形成的蛋白質的數量。在任何特定的時間,上百種基因會對其他基因的活性構成影響。但這一過程是相當復雜的。

  通過用新的軟件對這些海量數據進篩選,FANTOM研究小組梳理出了重要的角色以及它們之間的關系。這項研究的第一個目標便是與THP-1細胞——在實驗室實驗中使用的一種人類白血病細胞系——的分化控制有關的調節網絡。研究小組在基因組中鑒別出29857個能夠對蛋白質調節作出響應的區域,並在分化過程中追蹤了其中6例的活性水平。

  最終的結果是一個鳥巢狀的調節路徑。這些路徑通常被認為是分等級排列的,即在頂層的一個或少量“主基因”會形成一個影響的“小瀑布”,進而向下層的基因蔓延。而FANTOM建立的模型則恰恰相反——調節蛋白質會促進一種基因的表達,而在細胞到達一個新的平衡之前,另一種調節蛋白質則會抑制該基因,一個反饋回路隨即產生。

  並未參與FANTOM研究團隊工作的瑞典斯德哥爾摩市Karolinska研究所的分子遺傳學家Juha Kere表示,這篇新的論文“是迄今為止對於一個細胞分化事件的最為完整的研究結果”。日本東京醫學與牙齒大學的生物信息學家Hiroshi Tanaka表示,對於網絡如何活動的更為透徹的了解使得科學家能夠制造出新的細胞類型。

  另外兩個與FANTOM合作的研究團隊則將這一技術使用到不同的課題上。由Omics的生物學家Piero Carninci領導的一個研究小組聚焦於散布在基因組中的反轉位子如何影響RNA的形成。而由澳大利亞聖盧西亞市昆士蘭大學分子生物學家John Mattick率領的另一個研究小組則鑒別出了一類有關基因表達調節的新的短RNA,但是它們的功能尚未得到証實。

  本周出版的《自然—遺傳性》雜志刊載了這3個研究小組的成果。

 (群芳 譯自www.science.com,4月22日)

(責編:王蕾(實習))
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