Nature解碼基因調控神秘序列
日期：2013-07-12 09:05:58
生物體的每個細胞都擁有相同的DNA拷貝，然而不同的細胞卻做著不一樣的事情；例如，一些細胞行使的是腦細胞的職責，而另一些則形成肌肉組織。相同的DNA，為何會導致發生不同的事情？來自加拿大的科學家們宣布在該領域的研究中邁出了重大的一步，研究發現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。
一個基因在激活之后，其發揮什么功能以及生成什么產物都受到嚴格地調控，對此科學家們已了解不少。首先，基因生成RNA分子，隨后稱作為RNA結合蛋白(RBPs)的小蛋白會結合到RNA上，控制它的命運。例如，一些RBPs會切掉RNA分子的某些部分使其生成特異的蛋白質，而另一些RBPs則在RNA生成蛋白質之前幫助破壞它。
由于解碼RBPs結合的RNA序列非常的困難，目前對于這些機制仍然不是很清楚。為了充分了解基因調控以及疾病中的失控機制，科學家們需要采用先進的實驗室技術和數據分析，才能鑒別這些RNA序列的模式。
由多倫多大學的高級研究員Tim Hughes領導的一個研究人員小組致力填補這一知識缺口，他們生成了第一個RNA結合序列目錄，研究成果發表在7月11日的《自然》（Nature）雜志上。
Hughes說：“我們花費了大量的時間來生成和分析數據。在用數年時間開發及完善方法之后，我們開始尋找人類、果蠅和其他復雜生物體中，看起來有可能與RNA結合的所有蛋白質，并搜索它們喜歡結合的序列。我們的RNA結合序列目錄將成為該領域研究人員一個重要的資源，其對于人類遺傳分析尤為有用。”
研究人員發現，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，它們基本上結合的是相同的序列。研究人員預計，其他的生物體中的RBPs蛋白也是如此。
“我們總共調查了200多種蛋白質，或許可以此推斷其他許多生物體中數以萬計蛋白質的偏好，”Hughes說。
此外，研究人員還發現許多跨物種的相似序列都位于RNA轉錄物的末端，RNA降解調控及細胞內易位均與這一區域有關。“這表明，RNA有可能在自身穩定或破壞方面，對基因表達進行了更多的調控，”Hughes說。
RBFOX1是一個得到廣泛研究的蛋白質，眾所周知它在RNA剪切調控中發揮作用，在自閉癥中RBFOX1的表達減少。研究小組所取得的一個重要發現就是，證實RBFOX1參與調控了自閉癥大腦中神經系統相關基因的表達水平，它使得RNA變得更加的穩定。
Hughes說，自閉癥的潛在病因遠比單基因功能失常要復雜得多。他認為，研究小組的RNA結合序列目錄將在人類遺傳分析中發揮作用。
“科學家們通常所做的事情只是鑒別與疾病相關的遺傳變異，但他們卻不了解遺傳變異導致疾病的原因。這些序列發生改變造成了什么影響？如果序列位于RNA的調控區域，那么利用我們的目錄，其他的科學家們將可以了解與之結合是哪些蛋白質，從而使得他們更好地認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展至全部的復雜生物體。Frey還希望能夠利用這些研究發現進一步構建出可以更準確描述基因表達模式的模型。
Frey說：“我的研究側重于解碼DNA中的調控序列，它們最終塑造了RNA分子的命運。我希望利用論文中發現的這些RNA結合序列作為標記，來查明它們是如何以一種調控模式來發揮作用的。這將幫助我們更好地認識DNA突變影響調控的機制，從而更深入地了解人類疾病。”
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