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      馴化我們基因組的蛋白質
      
			
      
				2019-01-02 10:56:05
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      EPFL的科學家們對一個龐大而神秘的人類蛋白質家族進行了基因組學和進化研究，以證明它負責利用人類基因組中數(shù)以百萬計的轉座因子。這項工作揭示了主要的物種特異性基因調控網(wǎng)絡，這些網(wǎng)絡影響著人類生物學的所有健康和疾病。
      

      馴化我們基因組的蛋白質
      

      在人類基因組中包含數(shù)百萬從所謂的可轉座元件，遺傳的單位，“跳”圍繞整個基因組的序列。長期以來被認為是垃圾DNA，轉座因子現(xiàn)在被認為是影響基因的表達。然而，這一規(guī)定的程度及其如何利用迄今未知。EPFL科學家現(xiàn)在首次對大約350種人類蛋白質家族進行了廣泛研究，結果表明它們與轉座因子建立了復雜的相互作用，從而創(chuàng)造了大部分人類特異的基因調控網(wǎng)絡。該論文發(fā)表在“ 自然”雜志上，也追溯了這些蛋白質的進化歷史，并開辟了遺傳學和醫(yī)學的新領域。
      

      EPFL的Didier Trono實驗室?guī)啄昵巴嘎叮谂咛グl(fā)生的最初幾天，一種蛋白質作為許多KZFPs(含有KRAB的鋅指蛋白)的輔助因子參與沉默轉座因子?，F(xiàn)在，他和他的合作者對人類KZFP進行了廣泛的分析，回顧了他們的進化歷史并確定了他們的基因組目標。
      

      科學家將系統(tǒng)發(fā)育學 - 不同物種之間進化關系的研究與基因組學 - 研究生物基因組如何調節(jié)其生物學相結合。通過比較203種脊椎動物的基因組，他們首先將KZFPs的起源追溯到四足動物(四足動物)和腔棘魚(一種4億多年前進化的魚)的共同祖先。KZFP轉座因子系統(tǒng)的這種進化保守性暗示了其基本重要性。
      

      Trono的團隊隨后繪制了大多數(shù)人類KZFP的基因組目標，發(fā)現(xiàn)最大部分識別轉座因子。“絕大多數(shù)KZFPs與轉座因子中的特定基序結合，”Trono說。“對于每個KZFP，我們能夠分配一個轉座因子子集，并且還發(fā)現(xiàn)一個轉座因子通常可以與幾個KZFP相互作用。它是一個高度組合和多功能的系統(tǒng)。”
      

      EPFL的科學家們最終證明了KZFPs可以轉換精細微調的調控平臺中的轉座因子，這些調控平臺會影響基因的表達，這可能發(fā)生在所有發(fā)育階段和所有人體組織中。
      

      “在大約4.2億年前出現(xiàn)之后，KZFPs以一種譜系特異性的方式迅速發(fā)展，與轉座因子對宿主基因組的入侵并行，”Trono說。“這種共同進化導致了人類基因調控網(wǎng)絡的形成，這些網(wǎng)絡在很大程度上適合我們的物種，或者至少是靈長類動物限制 - 進化的距離越遠，相似性就越小。”
      

      該研究的數(shù)據(jù)表明，KZFP與轉座因子合作，創(chuàng)造了作者所稱的“一個主要受物種限制的表觀遺傳調控層”。表觀遺傳學是指生物過程 - 主要是DNA及其相關蛋白的生化修飾 - 調節(jié)基因的表達或抑制。作為一個領域，表觀遺傳學近年來已經(jīng)變得突出，揭示了以前無法想象的復雜性和遺傳學的優(yōu)雅。
      

      “KZFPs有助于使人類生物學成為獨一無二的，”Trono說。“與它們的基因組目標一起，它們可能影響人類生理學和病理學中的每一個事件，并且通過主要是物種特異性來實現(xiàn) - 許多脊椎動物中存在一般系統(tǒng)，但其中大多數(shù)成分在每種情況下都不同。” 這項工作的結果將幫助科學家確定當前動物模型的可能缺點，并構建更準確的基因如何在人體中發(fā)揮作用的圖景。
      

      Trono說：“這篇論文揭開了人們基因調控的巨大物種特征，取消了大部分未被發(fā)現(xiàn)的東西。” “它對我們對人類發(fā)展和生理學的理解具有深遠的意義，并為我們提供了大量的資源來研究這種系統(tǒng)的干擾如何導致癌癥等疾病”。
      
			

			
        
      
			
      
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