Science重要成果揭示遺傳學基本規(guī)則

日期：2016-11-07 09:31:42

人們往往將突變視為引發(fā)疾病的基因錯誤。其實并非所有突變都有害，有些突變甚至能抵消或抑制致病突變的危害。不過，科學家們對這種基因抑制（genetic suppression）機制還知之甚少。多倫多大學的研究人員首次對細胞中的抑制突變進行了全面分析，揭示了基因抑制的基本規(guī)則。相關論文于十一月四日發(fā)表在Science雜志上。

他們的發(fā)現(xiàn)有助于解釋抑制突變如何與致病突變相結合，減輕甚至完全抵御相應疾病。

基因組測序研究顯示，有些攜帶致病突變的人依然能夠保持健康。多倫多大學的研究人員認為，這些人體內可能有其他突變抑制了致病突變的作用。如果知道抑制突變發(fā)生在哪些基因上，就能進一步理解它們與致病突變的關系，為藥物研發(fā)提供新的線索。

不過，在人類基因組尋找這些突變無異于大海撈針。因此，研究人員選擇模式生物酵母進行研究。他們一邊通過已發(fā)表數(shù)據分析酵母基因的抑制關系，一邊觀察有害突變與其他突變結合時細胞生長受到的影響。有害突變會延緩酵母細胞的生長，因此酵母生長速度的改善都來自于另一個突變。

研究人員由此揭示了酵母細胞的數(shù)百個抑制突變，并從中找到了基因抑制的基本規(guī)則。研究表明，在尋找抑制基因的時候不需要遠離攜帶有害突變的基因。這兩個基因往往在細胞中起到相同的作用，它們的蛋白產物可能處于同一位置，或者在同一個分子通路中起作用。研究人員指出，有害突變及其抑制子往往處于功能相關的基因中，人們可以更有針對性地在人類基因組進行探索。

DNA復制機器能夠以極快的速度和驚人的準確性將正確的堿基（G-C 、A-T）配對形成DNA雙螺旋。它們能夠識別正確的堿基搭配，丟棄錯誤的組合。不過，這些機器每復制10,000 -100,000 bp就會犯個錯誤，這個錯誤如果不校正就會成為基因組突變。

幾十年來研究者們一直想知道，這些貌似隨機的錯誤是如何產生的。一些人認為，DNA堿基會在一瞬間改變形態(tài)，讓復制機器把錯誤的堿基對摻入DNA。Duke大學的研究人員首次觀察到了這種極微小的堿基改變。這種“量子悸動”（quantum jitter）現(xiàn)象極為罕見，存在的時間也極短，但卻會產生深遠的影響。他們在Nature雜志上發(fā)表文章指出，量子悸動的出現(xiàn)頻率與DNA復制錯誤差不多，它們可能就是隨機突變的基礎。

愛丁堡大學的科學家們對酵母特定基因的數(shù)千個突變進行篩查，揭示了不同突變組合對細胞生存能力的影響。這項研究首次衡量了基因上所有突變組合產生的效應，相關論文發(fā)表在四月十四日的Science雜志上。

在不同的人當中，相同的基因突變并不總是導致相同的表型。多倫多大學的研究人員檢測了1400種基因突變的影響，發(fā)現(xiàn)許多突變可導致兩種不同的表型，這是為什么呢？他們在最近的國際頂級雜志《Cell》給出了答案。