遺傳學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為,，絕大多數(shù)人類等位基因在細(xì)胞內(nèi)是均等表達(dá)的,。不過(guò)，美國(guó)科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究表明,，有超過(guò)5%的來(lái)自父體或母體的基因副本會(huì)隨機(jī)地發(fā)生關(guān)閉,，也就是說(shuō)，數(shù)百個(gè)人類等位基因可能只表達(dá)其中之一,。這一機(jī)制意味著即使在相同基因組下,，細(xì)胞也能產(chǎn)生表型多樣性。相關(guān)論文發(fā)表在11月16日的《科學(xué)》雜志上,。
在此前的一些研究中,，科學(xué)家在早期胚胎發(fā)育的印跡（imprinting）和X染色體失活過(guò)程中發(fā)現(xiàn)過(guò)等位基因的非隨機(jī)選擇表達(dá),，即所謂的“單等位基因表達(dá)”（Monoallelic Expression）。此外,，研究人員還發(fā)現(xiàn),，與免疫和神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的少量基因會(huì)發(fā)生隨機(jī)選擇表達(dá)。
在最新的研究中,，美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院的Andrew Chess和同事力圖確定是否還有其他一些基因也是隨機(jī)選擇表達(dá)的,。通過(guò)對(duì)一個(gè)克隆細(xì)胞系的4000多個(gè)基因進(jìn)行研究，研究人員測(cè)定了相關(guān)的RNA水平,，從而確定哪些基因被激活,。令人驚訝的是，300多個(gè)基因都能隨機(jī)產(chǎn)生單一的選擇表達(dá),。
研究人員還發(fā)現(xiàn),，一旦單個(gè)克隆體選擇了某一等位基因，它的后代都會(huì)繼續(xù)相同的模式,。Chess表示,，“這些等位基因的表達(dá)具有一種最初選擇，這會(huì)在細(xì)胞分裂的過(guò)程中保持下來(lái),。”
研究人員在多種基因官能團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了類似的單等位基因表達(dá),，其中的一些與人類疾病相關(guān)。比如,，研究發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)基因能夠表達(dá)淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein）,，它與阿爾茨海默氏癥相關(guān)。
英國(guó)亞伯拉罕研究所（Babraham Institute）的Wolf Reik表示,，這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋人類對(duì)于遺傳疾病的易感性差異,。“如果致病基因是隨機(jī)表達(dá)的，所得到的人體細(xì)胞的健康程度就會(huì)有所不同,，”他說(shuō),。
美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Marisa Bartolomei評(píng)價(jià)說(shuō)，“這是一項(xiàng)相當(dāng)有趣的研究,。研究結(jié)果意味著,，要刻畫(huà)人類的表型特征將是一件更加復(fù)雜的事情，因?yàn)檫@不僅僅關(guān)乎攜帶的基因和變異,。”她同時(shí)認(rèn)為,，這些等位基因是如何被選擇為單一表達(dá)的也是值得繼續(xù)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。（科學(xué)網(wǎng) 任霄鵬/編譯）
原始出處:
Science 16 November 2007:
Vol. 318. no. 5853, pp. 1136 - 1140
DOI: 10.1126/science.1148910
Widespread Monoallelic Expression on Human Autosomes
Alexander Gimelbrant, John N. Hutchinson, Benjamin R. Thompson, Andrew Chess*
Monoallelic expression with random choice between the maternal and paternal alleles defines an unusual class of genes comprising X-inactivated genes and a few autosomal gene families. Using a genome-wide approach, we assessed allele-specific transcription of about 4000 human genes in clonal cell lines and found that more than 300 were subject to random monoallelic expression. For a majority of monoallelic genes, we also observed some clonal lines displaying biallelic expression. Clonal cell lines reflect an independent choice to express the maternal, the paternal, or both alleles for each of these genes. This can lead to differences in expressed protein sequence and to differences in levels of gene expression. Unexpectedly widespread monoallelic expression suggests a mechanism that generates diversity in individual cells and their clonal descendants.
Center for Human Genetic Research and Department of Medicine, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Simches Research Building, 185 Cambridge Street, Boston, MA 02114, USA.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
