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PNAS:研究基因互作的新方法

日期:2013-06-08 09:12:43

后基因組時(shí)代面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)是,在正常和疾病狀態(tài)下,理解人類基因共同發(fā)揮作用的機(jī)制。現(xiàn)在,加州大學(xué)舊金山分校UCSF的研究人員開發(fā)了一個(gè)新方法,能夠在不同細(xì)胞中一次性解析數(shù)千種基因的相互作用。文章發(fā)表在本周的美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志上。

 

為了展示這一方法的有效性,研究人員用蓖麻毒素處理細(xì)胞,然后分析基因互作發(fā)生的改變。蓖麻毒素(ricin)的合成相對簡單,這種毒素會(huì)關(guān)閉細(xì)胞內(nèi)的蛋白合成,從而產(chǎn)生致命的影響。不過,人們還不清楚蓖麻毒素靶標(biāo)的確切基因。

 

在微生物領(lǐng)域,高密度的基因互作圖譜是闡明基因功能和相關(guān)通路的有力工具。而加州大學(xué)Jonathan Weissman實(shí)驗(yàn)室的研究人員,針對哺乳動(dòng)物細(xì)胞開發(fā)了一整套方案。該方案以混合shRNA篩查為基礎(chǔ),能夠在全基因組水平上鑒定表型相關(guān)基因,并對這些基因進(jìn)行系統(tǒng)性作圖,最終得到完整的基因互作圖譜。

 

“這種方法很適合為癌癥等疾病尋找潛在藥物,也能幫助人們進(jìn)一步理解基因組的復(fù)雜性,”文章的第一作者,加州大學(xué)的博后Martin Kampmann說。

 

Kampmann及其同事的這一新方案,可以通過混合實(shí)驗(yàn),一次性檢測不同實(shí)驗(yàn)條件下的不同細(xì)胞,從中篩查基因的相互作用情況。他們對經(jīng)蓖麻毒素處理的細(xì)胞進(jìn)行了分析,鑒定了一些未知功能的基因,并通過基因互作模式,確定了這些基因的功能。“它們與已知功能的一些基因,有相似的互作模式,”文章的共同作者,博后Michael Bassik說。

 

研究人員對暴露在蓖麻毒素中的細(xì)胞進(jìn)行了全基因組篩選,通過復(fù)雜的shRNA文庫來檢測目標(biāo)基因。他們利用測序監(jiān)測細(xì)胞中各shRNA的表達(dá)情況,以此確定對細(xì)胞敏感性有影響的基因。

 

隨后,研究人員對選定的shRNA進(jìn)行克隆和編碼,構(gòu)建了有針對性的文庫,重新檢驗(yàn)相關(guān)表型。最后他們根據(jù)初步篩查中的基因組合,構(gòu)建了靶標(biāo)所有基因互作組合的double-shRNA文庫。在這些基因互作模式的基礎(chǔ)上,研究人員獲得了高密度的哺乳動(dòng)物基因互作圖譜。

 

這一方案可以幫助研究人員,鑒定強(qiáng)力的基因相互組合。“在癌癥等疾病中,利用這類圖譜尋找特別致命的基因組合,可以揭示潛在的治療靶點(diǎn),有助于開發(fā)新藥或設(shè)計(jì)新的治療方案,” Bassik說。

 


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