科学家搭建基因"鸟巢" 新细胞类型可制造

2009年04月23日08:53  来源:中国科学报

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根据一项新技术绘制的有关基因相互作用及其如何影响细胞成熟的复杂图谱。(图片提供:RIKEN)
根据一项新技术绘制的有关基因相互作用及其如何影响细胞成熟的复杂图谱。(图片提供:RIKEN)
  从指引干细胞的命运到决定我们能长多高,人们体内的基因作用于一个非常复杂的网络。而拆解这些相互作用则是一项艰苦而繁重的工作。如今,一个国际合作计划开发出的一种更为有效的综合处理方法有望加速这一研究进程。

  新的研究工作是由一家名为哺乳动物基因组功能注释(FANTOM)的国际联盟实施的,该组织由日本横滨市RIKEN Omics科学中心发起。由基因组科学家Yoshihide Hayashizaki领导的研究团队研制出了一项技术,用于计算一种基因被表达的频率——在这一过程中,脱氧核糖核酸(DNA)被转录为核糖核酸(RNA),后者会依次编码一种蛋白质。而这些蛋白质中的大部分都能够影响其他基因的表达,进而最终增加或减少所形成的蛋白质的数量。在任何特定的时间,上百种基因会对其他基因的活性构成影响。但这一过程是相当复杂的。

  通过用新的软件对这些海量数据进筛选,FANTOM研究小组梳理出了重要的角色以及它们之间的关系。这项研究的第一个目标便是与THP-1细胞——在实验室实验中使用的一种人类白血病细胞系——的分化控制有关的调节网络。研究小组在基因组中鉴别出29857个能够对蛋白质调节作出响应的区域,并在分化过程中追踪了其中6例的活性水平。

  最终的结果是一个鸟巢状的调节路径。这些路径通常被认为是分等级排列的,即在顶层的一个或少量“主基因”会形成一个影响的“小瀑布”,进而向下层的基因蔓延。而FANTOM建立的模型则恰恰相反——调节蛋白质会促进一种基因的表达,而在细胞到达一个新的平衡之前,另一种调节蛋白质则会抑制该基因,一个反馈回路随即产生。

  并未参与FANTOM研究团队工作的瑞典斯德哥尔摩市Karolinska研究所的分子遗传学家Juha Kere表示,这篇新的论文“是迄今为止对于一个细胞分化事件的最为完整的研究结果”。日本东京医学与牙齿大学的生物信息学家Hiroshi Tanaka表示,对于网络如何活动的更为透彻的了解使得科学家能够制造出新的细胞类型。

  另外两个与FANTOM合作的研究团队则将这一技术使用到不同的课题上。由Omics的生物学家Piero Carninci领导的一个研究小组聚焦于散布在基因组中的反转位子如何影响RNA的形成。而由澳大利亚圣卢西亚市昆士兰大学分子生物学家John Mattick率领的另一个研究小组则鉴别出了一类有关基因表达调节的新的短RNA,但是它们的功能尚未得到证实。

  本周出版的《自然—遗传性》杂志刊载了这3个研究小组的成果。

 (群芳 译自www.science.com,4月22日)

(责编:王蕾(实习))
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