Science新文章：復雜的基因調控
日期：2013-10-18 09:40:10
由于人類和黑猩猩很大程度上共享相同的DNA，因此一直以來研究人員都采用基因調控變化來研究兩者之間的進化分歧。然而現在來自芝加哥大學的科學家們發現，長期以來被視作是基因調控差異標志的mRNA表達水平，通常不能反映人類和黑猩猩之間蛋白質表達以及生物學功能差異。這項工作發表在《科學》（Science）雜志上。
芝加哥大學人類遺傳學教授Yoav Gilad博士說：“我們本以為我們已經知道了如何識別人類和黑猩猩之間的mRNA表達水平差異模式，它們是具有功能重要意義的可靠候選指標。但現在我們看到了這樣的mRNA模式并沒有轉換到蛋白質水平，這意味著它們不大可能影響了功能表型差異。”
為了實現基因表達，必須首先將DNA轉錄為信使RNA（mRNA），然后mRNA編碼生成蛋白質，后者是生物學的基本構件也是驅動細胞功能的發動機。盡管人類和黑猩猩之間共享了高度相似的基因組，以往的研究表明在mRNA表達水平上兩個物種進化產生了較大的差異。其中許多的差異被認為表明了進化分歧的區域，由此指出了對于人類特異性性狀至關重要的基因。
為了驗證這一說法，Gilad、現任職斯坦福大學的Jonathan Pritchard博士和他們的研究小組，利用高分辨率質譜將人類和黑猩猩細胞系中成千上萬蛋白質的表達水平與對應mRNA的表達數據進行了比較。
研究小組發現有815個基因mRNA表達水平存在差異，而只有571個基因的蛋白質水平存在差異。總的來說，他們發現有266個有mRNA差異的基因沒有產生蛋白質水平變化。當他們將恒河獼猴細胞系與黑猩猩和人類細胞系進行比較時也看到了相似的結果，從而證實了這一趨勢。
“過去其中的一些mRNA調控模式被視作是人類重要基因自然選擇的證據，現在則不再能夠這樣認為，”Gilad說。
新研究提出了這樣的問題：如果mRNA表達水平差異不一定會導致蛋白質差異，那么物種之間存在這種差異的原因是什么？盡管還需要進一步的研究探討，Gilad認為這項研究表明了蛋白質表達水平的進化相比于mRNA水平，通過一種未知的補償或緩沖機制受到了更大的進化限制。
目前，利用mRNA表達水平作為一種基因功能重要性量度的研究還需要重新評估，并且不僅僅是進化研究。
“我們通過研究mRNA轉錄獲得了對于復雜疾病的一些認識，但我們的知識中還存在大量的漏洞。或許其中一些就是因為這種不一致所導致，”Gilad說。
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