Science:誰在基因表達調控中占據上風?
日期:2015-03-24 08:54:27
蛋白質在細胞中的豐度變化很大程度上決定了不同組織如腦和肌肉,以及健康和不健康人類細胞之間的差異。長期以來人們都認為轉錄,這一控制遺傳信息從DNA流向RNA的過程,對決定細胞內蛋白質的數量起主導作用。但在過去的十年里,有許多的研究則提出RNA翻譯為蛋白質的速度差異是一個更為重要的因素。
近期發表在《科學》(Science)以及其他雜志上的一些新研究證實,轉錄實際上是決定蛋白質豐度中最具影響力的步驟。
例如,近期來自哈佛-麻省理工Broad研究所的Marko Jovanovic等在Science雜志上發表文章,稱檢測了處于穩定狀態和響應細菌脂多糖(LPS)時的小鼠骨髓樹突細胞。他們發現在穩定狀態時,mRNA水平、翻譯速度和蛋白質降解速度可分別解釋68%、26%和8%的蛋白質表達差異。當用LPS刺激細胞時,mRNA水平似乎可以解釋90%的蛋白質表達差異,而翻譯和蛋白質降解只能解釋4%和6%的差異。Jovanovic等發現,在LPS處理的情況下,核糖體、線粒體以及其他一些高表達管家蛋白的翻譯和蛋白質降解速度發生了更多改變,表明這兩個步驟在控制一些過程中發揮了重要的作用。
來自加州大學洛杉磯分校統計學和人類遺傳學助理教授Jingyi Jessica Li,和勞倫斯伯克利國家實驗室的Mark Biggin,則在PeerJ雜志的一篇論文中用兩種方法重新分析了2011年一項Nature研究的數據,說明了一些檢測錯誤。他們證實采用第一種方法結果表明mRNA水平差異可以解釋最小56%的蛋白質水平差異,而第二種方法表明mRNA水平可以解釋84%的蛋白質表達差異,其中轉錄占73%,RNA降解占11%,而翻譯和蛋白質降解各自僅占8%。
在3月6日,發表在Science雜志上的一篇題為“Statistics requantitates the central dogma”的文章中,Li和Biggin綜述了上述這些近期的研究,得出了轉錄是蛋白質豐度最大貢獻者這一結論。他們認為,他們自身以及近期其他一些研究工作都采用了更細致的統計學方法,來評估或是減少了實驗性檢測錯誤。Li和Biggin認為,早期的一些研究得到的有關翻譯影響的結果實際上是由于實驗錯誤所導致。
研究人員提出,科學家們精確地模擬基因表達需要采用更準確的測量和分析方法。
他們的研究對于鑒別出可以有效治療各種疾病的藥物具有重要的影響。
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