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多变的基因表达模式

日期:2014-05-08 00:00:00

脊椎动物早期胚胎发育受到一些基因以及它们的“语法”控制。解译这一语法或许有助于了解畸形或癌症的形成,并开发出一些新的治疗药物。第一次,一项研究发现在斑马鱼的不同发育阶段基因表达过程中存在各种将DNA转录为RNA的机制。研究人员将这项研究发表在《自然》(Nature)杂志上。

在对几个基因组进行了测序,并解码了人类遗传物质之后,有关遗传信息结构和功能的许多问题仍然没有答案。科学家们一直在遗传信息的携带者DNA上寻找调控基因表达的基本规则。基因表达的结果是生成了RNA, 借助于一个叫做转录的重要基因表达过程,以DNA作为模板合成出RNA,RNA再将遗传信息转化为蛋白质。然而,目前仍然不清楚转录的确切起始位点,以及哪些有规则、重复出现的DNA片段,DNA修饰或DNA结构修饰是决定转录起始的必要条件。完全地了解转录调控有可能允许特异性地干扰这些机制,以及开发出对抗一些疾病的新药物。

一个国际研究小组在斑马鱼中更详细地研究了与转录起始相关的一些过程。在遗传学中,斑马鱼被视作是脊椎动物研究的一种重要模式生物。利用帽分析基因表达(Cap analysis gene expression, CAGE)高通量方法,科学家们确定了斑马鱼各个胚胎发育阶段数千基因的转录起始位点。

数据比较结果揭示,尤其是在胚胎发育的两个阶段:胚胎基因组激活前后某些起始位点的利用存在差异。Marco Ferg 说:“激活之前,生长的胚胎利用了母亲存放在卵子中的一些转录物来生成蛋白质。母亲的基因组充当了互补的模板。在胚胎基因组激活之后新生成了一些转录物。之后,便以胚胎基因组作为模板。”在新一代测序技术的帮助下,研究人员以高通量解码了未知的一些DNA序列,他们第一次发现在不同发育阶段存在各种转录机制。

还需要进一步的研究来确定特异性利用转录起始位点是否是基因调控的一种普遍机制。“如果情况确是如此,或许有可能能够控制转录以及特异性地对抗癌症一类的由转录缺陷引起的疾病。但现在大家仍然处于基础研究阶段,”Marco Ferg说。

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