2016年09月26日訊 近期,加拿大多倫多大學(xué)Donnelly中心的研究人員,首次創(chuàng)建了一個細胞內(nèi)全部遺傳相互作用的圖譜,能夠解釋成千上萬的基因之間如何通過相互作用,來精心安排細胞的生命。
這項研究是由多倫多大學(xué)教授Brenda Andrews和Charles Boone、以及明尼蘇達大學(xué)雙城分校的Chad Myers教授指導(dǎo)完成。它打開了一種新的方式,來探索基因如何導(dǎo)致疾病,并有望開發(fā)出精準的治療方法。
這項研究的帶頭人、Boone實驗室的助理研究員Michael Costanzo指出:“我們對于如何繪制一個細胞中的遺傳相互作用,創(chuàng)建了一份參考指南。在有可能影響遺傳性疾病的人類遺傳網(wǎng)絡(luò)中尋找密切相關(guān)基因的時候,我們現(xiàn)在可以說出應(yīng)該尋找什么樣的屬性?!边@項研究花了15年才完成。
正如世界上的人口被組織成很多集群(上至國家下至當?shù)厣鐓^(qū)),細胞中的基因是在分層網(wǎng)絡(luò)中運作的,以組織安排細胞生活。研究人員認為,如果我們要了解20000個人類基因做了什么,我們必須首先了解它們是如何相互聯(lián)系的。
在酵母細胞中的研究首次表明,為了弄清一個基因的作用,我們需要不僅僅單獨研究它的作用。有6000個基因,其中許多存在于人類當中,酵母細胞是一個相對簡單但功能強大的人體細胞的替代品。
十多年前,一個國際科學(xué)家聯(lián)合會首次逐個刪除了酵母的每一個基因。他們驚奇地發(fā)現(xiàn),只有五分之一的基因?qū)τ谏鎭碚f是關(guān)鍵的。直到去年,基因編輯技術(shù)的進步才使科學(xué)家們能夠解決人類細胞中的相同問題。它揭示了同樣的答案:只有一小部分的基因在人類細胞中是必不可少的。
這些研究結(jié)果表明,大多數(shù)基因被“緩沖”,以保護細胞免受突變和環(huán)境脅迫。為了了解這種緩沖是如何起作用的,科學(xué)家們想知道,細胞在一次失去一個以上的基因之后是否還能存活下來,他們必須測試數(shù)百萬個基因?qū)Α?/p>
Andrews、Boone和Myers在酵母細胞中,通過一次成對地刪除兩個基因,開展了這項開拓性的工作。他們試圖尋找那些對生存至關(guān)重要的基因?qū)Α_@就需要定制的機器裝置,和最先進的自動化流水線,來分析幾乎所有1800萬種不同的基因組合。
這個酵母圖譜確定了在一個細胞中協(xié)同作用的基因。它顯示,如果一個基因的功能缺失,在基因組中就有另一個基因填補其作用。這就像一個自行車的比喻:一個輪子類似于一個重要的基因--沒有它,你就不能騎自行車。但是如果前剎車失靈了會怎樣呢?嗯,只要后面的剎車沒有壞,你就可以騎。但是如果前后輪兩個剎車都壞了,你就要麻煩了。
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