人类基因在不同的组织中发出不同的曲调

   日期:2019-04-16     浏览:10    评论:0    
核心提示:科学家们早就知道,通过跳过或包含信使RNA的某些序列,一个基因有可能产生相同蛋白质的略微不同形式。现在,麻省理工学院的一个
科学家们早就知道,通过跳过或包含信使RNA的某些序列,一个基因有可能产生相同蛋白质的略微不同形式。现在,麻省理工学院的一个研究小组已经证明,这种被称为“选择性剪接”的现象,在不同的组织间比之前认为的更为普遍,也更加多变。


研究小组在11月2日的网络版《自然》杂志上报告说,几乎所有的人类基因,大约94%,都会产生一种以上的蛋白质产品。科学家们此前的估计范围从10年前的几个百分点到最近的50多个百分点不等。

”十年前,选择性剪接的基因被认为是不寻常的,充满异国情调的…但事实证明这不是真的,这是一个几乎普遍特征的人类基因,”克里斯托弗·伯吉斯说,资深作者论文和怀特黑德职业发展生物学和麻省理工学院的生物工程副教授。

Burge和他的同事还发现,在大多数情况下,mRNA的产生取决于基因表达的组织。这项工作为今后研究替代蛋白在包括癌细胞在内的特定组织中的作用铺平了道路。

他们还发现,不同的人的大脑对不同的剪接mRNA亚型的表达也不尽相同。

人类基因通常包含几个“外显子”,即编码氨基酸的DNA序列,氨基酸是蛋白质的组成部分。一个基因可以产生多个蛋白质序列,这取决于mRNA转录本中包含哪些外显子,mRNA转录本携带指令到细胞的蛋白质构建机制。

同一种蛋白质的两种不同形式,即同型异构体,可能具有不同的,甚至完全相反的功能。例如,一种蛋白质可能激活细胞死亡途径,而它的近亲可以促进细胞存活。

研究人员发现,产生的亚型往往高度依赖于组织。例如,某些在心脏组织中常见的蛋白质异构体在脑组织中可能非常罕见,因此另一种外显子的功能类似于分子开关。Burge说,研究剪接的科学家对如何实现组织特异性有一个大致的概念,但是他们对为什么亚型表现出这样的组织特异性却知之甚少。

科学家还观察到,细胞在胚胎发育和细胞分化的不同阶段表现出不同的亚型。Burge的团队现在正在研究处于不同分化阶段的细胞,以观察不同的亚型何时表达。

亚型转换也发生在癌细胞中。其中一个这样的转变涉及代谢酶,并有助于癌细胞燃烧大量葡萄糖和生长得更快。Burge说,更多地了解这样的转变可能会导致潜在的癌症治疗。

到目前为止,由于测序成本高和使用微阵列识别类似mRNA亚型的技术问题,在全基因组范围内研究亚型一直比较困难。研究小组从总共20个个体的10种组织和5个细胞系中提取了mRNA样本,产生了超过130亿个碱基对序列,相当于4个以上的人类基因组。

测序是由生物技术公司Illumina的研究人员使用一种新的高通量测序机完成的。
 
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