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Cell揭示基因活性調控新層面

日期:2013-08-06 09:41:22

來自悉尼世紀研究所(Sydneys Centenary Institute)的研究人員證實,人類不編碼蛋白質生成指令的一些DNA并非“垃圾”,其可以在控制細胞發育中起重要的作用。并因此揭示了一個從前未知的基因活性調控機,促使我們深入了解了細胞的形成方式,并為治療開辟了新的可能性。這項工作發表在83日的《細胞》(Cell)雜志上。

 

由悉尼世紀研究所John Rasko 教授領導的這一研究小組,利用最新的基因測序技術和先進的計算機分析,揭示了特定的白血細胞利用非編碼DNA調控一組基因的活性,決定細胞的形狀和功能的機制。

 

Rasko 說:“這一有關‘垃圾DNA’的新研究發現,開啟了基因表達控制的一個新水平,其還可能在許多其他的組織類型發育中發揮了作用。我們的觀察發現相當令人吃驚,它們為包括癌癥和白血病在內的多種疾病開啟了全新的潛在治療途徑。”

 

研究人員是通過研究內含子——這些定位在基因內的非編碼序列,得到他們的研究結論的。

 

復制出構建一種特定蛋白質的密碼:遺傳物質信使RNA (mRNA),是從DNA到蛋白質生成這一過程的一個重要組成部分。來自細胞核中基因的蛋白質生成指令經由mRNA被攜帶至細胞的核糖體處。

 

但在這些mRNA鏈被用作蛋白質藍圖之前,需要對它們進行加工。通常,必須切去非編碼的內含子,才能生成最終編碼功能蛋白質的序列。許多的內含子中包含有稱為終止密碼子的短序列,保留它會終止蛋白質的構建。此外,內含子保留(Intron retention)還刺激了一種細胞機制,破壞了包含它的mRNA

 

悉尼世紀研究所生物信息學實驗室William Ritchie博士,開發了一種計算機程序將保留內含子的mRNA鏈與不保留內含子的mRNA鏈分選開來。利用這一技術,該研究小組的首席分子生物學家Justin Wong博士,發現來自許多與白細胞功能相關基因的mRNA鏈,往往保留了內含子,并在隨后發生了分解。這與切除該內含子的酶水平相關。除非切除這一內含子,這些基因將無法生成功能性的蛋白質產物。Jeff Holst博士進一步揭示了這一機制在活體骨髓中是如何發揮作用的。

 

由此,研究人員提出:內含子保留是控制許多基因活性的一種有效的方法。Rasko 說:“事實上,相比于以其他的方式控制基因活性,破壞mRNA鏈只需消耗較少的能量。這有可能是從前被忽視的一種普遍的基因調控機制,對于疾病病因及未來的潛在治療具有重要的意義。”

 


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