Cell：人類基因組，復雜的管弦樂隊
日期：2015-08-24 08:56:37
由來自日內瓦大學、瑞士洛桑理工大學和洛桑大學的科學家們組成的一個研究小組，發現就像指揮家指揮樂團中的演奏者和諧地演奏一樣，遺傳變異有潛力在許多看似分離的位點影響基因組狀態，因此調控基因活性。這些意外的研究發現揭示出了基因組調控的多面性，提供了有關基因組協調方式的一些新見解。相關論文發表在《細胞》（Cell）雜志上。
染色質將基因組包裹在細胞之中。它還以一種轉錄因子可以“讀取”的方式來排列DNA，通過轉錄因子激活或抑制基因表達。而個體間的DNA序列各異，由此導致了人們之間染色質狀態的分子變異。了解控制染色質變異的遺傳和分子過程是生命科學一個重大的挑戰，將為全面揭示遺傳變異讓個體易于罹患廣泛復雜疾病，包括癌癥、糖尿病和自身免疫性疾病的機制打開大門。
在這篇Cell文章中，科學家們報告稱他們在一些免疫細胞系中揭示出了遺傳變異影響三個分子層次：轉錄因子—DNA互作、染色質狀態和基因表達水平的機制。這些免疫細胞系來自于47名基因組完成全測序的個體。
瑞士洛桑理工大學Bart Deplancke教授說：“我們觀察到在單個基因組位點上，遺傳變異同時影響了多個分離的基因調控元件。這種廣泛的協調相當驚人，就像一個音樂指揮家（例如，遺傳變異）指揮樂隊中所有的演奏者（例如，轉錄因子，染色質修飾）來改變音樂的音量（例如，基因表達）一樣。”傳統的模式認為：基因調控元件是以一種準獨立的方式影響基因表達。而與之相反，研究人員確定了一種更為協調和諧的行為：并非線性，實際上調控元件協調起作用。
新證據表明，基因組并非只是線性組裝調控元件，讓它們以成對的方式相互作用，而是在一種更復雜的組織狀況下讓不同的調控元件形成復雜的網絡。如果一個元件無法正常發揮作用，這一元件嵌入的整個系統都將被擾亂。洛桑大學教授Alexandre Reymond說：“我們發現了基因發揮功能，以及調控序列協同作用來影響某一基因表達的一些基本生物學規則。”
盡管離醫學應用仍然遙遠，瑞士的科學家們揭示出的這些機制原理闡明了基因組生物學非常基礎的一些方面。日內瓦大學教授Emmanouil Dermitzakis說：“現在確定某一天我們是否能夠以一種靶向性方式來調控基因表達仍為時過早，但這些研究揭示出了從前未知的基因組功能復雜層次。將我們的研究發現應用于醫學中，意味著要鑒別出一個指揮家，并確定他對樂隊所有其他指揮所起的作用——而不僅僅是列出我們的基因組管弦樂隊中所有的演奏者。”
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