Nature子刊:左右抑癌基因的“假”基因
日期:2013-02-26 09:10:57
人類基因組中有一些小DNA片段,盡管它們的序列與各種基因的DNA序列幾乎完全相同,長期以來卻被視作是非編碼的“垃圾”DNA。因此被稱作為“假基因”( pseudogene)。
現在,來自斯克里普斯研究所(TSRI)的科學家們在其領導的一項新研究中,揭示了假基因調控一種稱作為PTEN的癌癥相關基因活性的機制。研究結果表明可以通過靶向假基因來控制PTEN活性。相關論文發表在最新一期的《自然結構和分子生物學》(Nature Structural & Molecular Biology)雜志上。
該研究小組的研究結果表明假基因具有比我們從前所認為更大的作用。這一研究發現改變了我們對于活細胞內部全貌的認識,為以多重、重疊、互作為特征的已頗為擁擠的基因網絡拓撲圖添加了新的一層復雜性。
斯克里普斯研究所研究小組負責人Kevin Morris說,了解假基因相互影響及控制人體中基因網絡的機制,可能會促成新的途徑解決由于這些基因網絡破壞引起的相關疾病。
“這提高了我們對于癌癥中基因調控機制的認識,以及現在我們有可能如何才能控制它們,”Morris說。
起作用的基因和假基因
十年前,人類基因組計劃解碼了我們整個DNA序列。人類基因組計劃的焦點主要集中于基因——編碼蛋白質,由此支配和調控所有生物功能過程的遺傳序列。然而這些基因只是基因組的一小部分。人類基因組中的絕大部分DNA都是不會生成蛋白質的非編碼序列。
在分子生物學的早期,科學家們推測這些大量的DNA片段不具有活性,因而將它們稱之為“垃圾”。而構成大片非編碼DNA的假基因,被視作為是垃圾的一部分。雖然它們與基因相似,卻不編碼蛋白質。
新研究結果駁斥了這一觀點,表明這些遺傳物質在控制人類基因活性中起深遠的作用。這種基因控制的獲得或喪失可造成健康和疾病組織差異。例如,在癌癥中,某些基因變得更為活躍,而另一些通常情況下應該停止癌性生長的基因卻受到抑制。
在新研究中,Morris和同事們發現,假基因可以影響人類基因PTEN的活性。PTEN長期以來與癌癥相關,被歸類于“腫瘤抑制”基因,表明它具有阻止腫瘤生長的能力。但是在許多類型的癌癥中,PTEN基因被關閉,使得腫瘤肆意生長。
有趣的可能性
Morris和同事們發現,與PTEN享有相同序列的假基因,能夠以兩種方式調控PTEN基因:或是通過抑制PTEN基因啟動子來抑制它,或是借助PTEN靶向性調控micro-RNAs,在基因轉錄物表達后影響PTEN蛋白。
一些公司已經開始尋找諸如PTEN假基因等作為潛在新藥的靶點。新工作提供了一個原理證明,靶向假基因可以調節實驗室中培育的癌細胞生長。
相同的原理或許也適用于其他的某一正常人類基因發揮異常活性的疾病,或是感染性疾病,作為一種途徑關閉屬于某些病毒或細菌的一些關鍵基因。
Morris指出,控制假基因目前還存在許多的實際問題。設計一種直接靶向假基因的藥物,以當前的技術給藥將成為一個難題,因為這要求將這些藥物傳遞至精確的細胞,而不波及其他。這些藥物對于健康組織有可能是有毒的。
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