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      基因組Jenga研究揭示了細胞中意外的基因聯(lián)盟
      
			
      
				2019-04-22 09:45:27
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      為了理解細胞是如何起作用的，生物學家喜歡把它分開。通過從不同組合的細胞中去除基因，研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了不同的基因如何協(xié)同工作以保持細胞存活。該研究將幫助科學家了解多種基因的缺陷如何結合起來驅動癌癥或心臟病等常見疾病。
      

      基因組Jenga研究揭示了細胞中意外的基因聯(lián)盟
      

      由多倫多唐納利中心教授，布倫達安德魯斯，大學教授兼唐納利中心主任，明尼蘇達州明尼蘇達大學雙子城教授查德邁爾斯教授查爾斯布恩領導，這項研究建立在團隊之上以前的工作展示了基因如何成對結合以支持細胞的健康。更進一步，這項新研究首次檢驗了包含三個基因的高階基因組合如何幫助維持正常的細胞生理學，正如科學中所揭示的那樣。
      

      布恩和安德魯斯也是加拿大高等研究院(CIFAR)的T of the Molecular Genetics和高級研究員的教授，而邁爾斯是CIFAR的研究員。
      

      “人們越來越認識到基因之間的相互作用可以驅動遺傳性疾病的易感性，這就是為什么我們必須了解這些遺傳相互作用的一般原理，”布恩說。
      

      這非常類似于Jenga的巨型游戲，可以移除數(shù)千個基因塊。雖然可以在不損害結構的情況下取出大多數(shù)單個塊，但是當移除塊的關鍵組合時，系統(tǒng)會崩潰。類似地，具有不同作用的基因可以組合以保持細胞存活。通過取消這種基因聯(lián)盟，科學家希望揭示有關個人健康基礎的線索。
      

      從基因組測序研究中可以清楚地看出，每個人攜帶數(shù)以千計的遺傳變異 - 基因DNA序列的差異 - 這可能會影響我們的健康。然而，這些研究沒有統(tǒng)計學力量來預測一個人的疾病風險，因為他們獨特的遺傳變異組合。這對于尋求使用基因組信息來預測疾病風險和定制治療的個性化醫(yī)療構成了主要障礙。
      

      為了揭示組合基因功能的規(guī)則，該團隊先前研究了基因如何成對地在酵母細胞中發(fā)揮作用。酵母是生物學家最喜歡的細胞模型之一，因為它的基因組相對較少，包含6,000個基因和已有的大量數(shù)據(jù)。之前從酵母中移除了所有可能的基因對 - 其中1800萬個 - 該團隊現(xiàn)在更進一步檢查當您移除360億個可能的三基因組合的子集時會發(fā)生什么。
      

      他們發(fā)現(xiàn)，類似于兩個基因之間的相互作用，三基因相互作用也主要發(fā)生在功能相關的基因之間 - 例如，它們編碼屬于同一分子機器的部分或存在于細胞的相同部分。但是，通過三基因相互作用，研究人員也開始在具有不相關功能的基因之間看到更令人驚訝的伙伴關系，并參與細胞中不同的生物過程。
      

      “研究遺傳網(wǎng)絡可以讓你了解基因是如何相互聯(lián)系的，生物過程如何相互交流以及細胞如何處理多個基因的擾動，”該論文的第一作者，以及布恩的一名研究生Elena Kuzmin說。該實驗室現(xiàn)在是蒙特利爾麥吉爾大學的博士后研究員。“你可以全面了解細胞，”她說。
      

      此外，使用數(shù)學模型，研究人員估計，當考慮三基因相互作用時，細胞中的所有基因都可以發(fā)揮作用。這最終可以解釋為什么只有十分之一酵母的6,000個基因對細胞存活至關重要，這一規(guī)則適用于其他細胞類型，包括人類細胞。
      

      由于基因編輯的最新進展，現(xiàn)在可以從人類細胞中去除基因組合，Boone和Andrews實驗室目前正在與Donnelly中心的Jason Moffat小組合作，以繪制疾病基因之間的關系。
      

      “我們的酵母工作展示了多個基因的突變如何結合起來產(chǎn)生意想不到的效果，并為更復雜的細胞和生物(包括人類)中的遺傳相互作用提供了路線圖。”安德魯斯說。“確定共同作用的基因組合，以鞏固強大的生物系統(tǒng)，對于解讀其崩潰成疾病狀態(tài)的問題非常重要。”
      
			

			
        
      
			
      
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