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復(fù)雜的基因調(diào)控
2013-10-18 閱讀(235)
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(diào)控變化來研究兩者之間的進(jìn)化分歧。然而現(xiàn)在來自芝加哥大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，長期以來被視作是基因調(diào)控差異標(biāo)志的mRNA表達(dá)水平，通常不能反映人類和黑猩猩之間蛋白質(zhì)表達(dá)以及生物學(xué)功能差異。這項(xiàng)工作發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志上。
芝加哥大學(xué)人類遺傳學(xué)教授Yoav Gilad博士說：“我們本以為我們已經(jīng)知道了如何識別人類和黑猩猩之間的mRNA表達(dá)水平差異模式，它們是具有功能重要意義的可靠候選指標(biāo)。但現(xiàn)在我們看到了這樣的mRNA模式并沒有轉(zhuǎn)換到蛋白質(zhì)水平，這一意味著它們不大可能影響了功能表型差異。”
為了實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)，必須首先將DNA轉(zhuǎn)錄為信使RNA（mRNA），然后mRNA編碼生成蛋白質(zhì)，后者是生物學(xué)的基本構(gòu)件也是驅(qū)動細(xì)胞功能的發(fā)動機(jī)。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(dá)水平上兩個(gè)物種進(jìn)化產(chǎn)生了較大的差異。其中許多的差異被認(rèn)為表明了進(jìn)化分歧的區(qū)域，由此指出了對于人類特異性性狀至關(guān)重要的基因。
為了驗(yàn)證這一說法，Gilad、現(xiàn)任職斯坦福大學(xué)的Jonathan Pritchard博士和他們的研究小組，利用高分辨率質(zhì)譜將人類和黑猩猩細(xì)胞系中成千上萬蛋白質(zhì)的表達(dá)水平與對應(yīng)mRNA的表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。
研究小組發(fā)現(xiàn)有815個(gè)基因mRNA表達(dá)水平存在差異，而只有571個(gè)基因的蛋白質(zhì)水平存在差異?？偟膩碚f，他們發(fā)現(xiàn)有266個(gè)有mRNA差異的基因沒有產(chǎn)生蛋白質(zhì)水平變化。當(dāng)他們將恒河獼猴細(xì)胞系與黑猩猩和人類細(xì)胞系進(jìn)行比較時(shí)也看到了相似的結(jié)果，從而證實(shí)了這一趨勢。
“過去其中的一些mRNA調(diào)控模式被視作是人類重要基因自然選擇的證據(jù)，現(xiàn)在則不再能夠這樣認(rèn)為，”Gilad說。
新研究提出了這樣的問題：如果mRNA表達(dá)水平差異不一定會導(dǎo)致蛋白質(zhì)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(jìn)一步的研究探討，Gilad認(rèn)為這項(xiàng)研究表明了蛋白質(zhì)表達(dá)水平的進(jìn)化相比于mRNA水平，通過一種未知的補(bǔ)償或緩沖機(jī)制受到了更大的進(jìn)化限制。
目前，利用mRNA表達(dá)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(jìn)化研究。
“我們通過研究mRNA轉(zhuǎn)錄獲得了對于復(fù)雜疾病的一些認(rèn)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?yàn)檫@種不一致所導(dǎo)致，”Gilad說。
