新研究揭示細胞中令人吃驚的三基因相互作用

在一項新的研究中，在加拿大多倫多大學(xué)唐納利中心的Charles Boone教授、Brenda Andrews教授和美國明尼蘇達大學(xué)雙城校區(qū)的Chad Myers教授的領(lǐng)導(dǎo)下，來自多個國家的研究人員在之前研究---展示了基因如何成對組合來維持細胞的健康---的基礎(chǔ)上更進一步，**研究了三基因組合如何有助維持正常的細胞生理學(xué)特征。

這非常類似于大型游戲Jenga，在這個游戲中，人們能夠移除數(shù)千個基因塊（gene block）。雖然大多數(shù)單個基因塊能夠在不影響結(jié)構(gòu)的情況下被移除，但是當(dāng)關(guān)鍵的基因塊組合被移除時，系統(tǒng)就會崩潰。類似地，具有不同作用的基因能夠組合起來保持細胞存活。通過取消這種基因組合，科學(xué)家們希望揭示有關(guān)個人健康基礎(chǔ)的線索。

為了揭示基因功能組合的規(guī)則，這些研究人員之前研究了酵母細胞中基因如何成對地發(fā)揮作用。酵母是生物學(xué)家們最喜愛的細胞模型之一，這是因為它的基因組相對較小，含有6000個基因和已存在大量數(shù)據(jù)。之前已從酵母中除去了所有可能的基因?qū)Γ?800萬個基因?qū)Γ缃瘢麄冞M一步研究了當(dāng)從360億個可能的三基因組合（trigenic combination）移除部分三基因組合時會發(fā)生什么。

這些研究人員發(fā)現(xiàn)，與兩個基因之間的相互作用相類似，三基因相互作用（即三個基因之間的相互作用）也主要發(fā)生在功能上相關(guān)的基因之間，比如它們編碼的蛋白片段屬于相同分子機器或存在于細胞的相同部分中。利用三基因相互作用，他們也開始在功能上不相關(guān)的并且參與細胞中不同生物過程的基因之間觀察到更多令人吃驚的合作關(guān)系。

此外，通過使用數(shù)學(xué)模型，這些研究人員估計當(dāng)將三基因相互作用考慮在內(nèi)時，細胞中的所有基因都有作用。 這可能最終解釋為什么在酵母的6000個基因中僅十分之一的基因?qū)毎婊钍侵陵P(guān)重要的，這一規(guī)則也適用于包括人類細胞在內(nèi)的其他細胞類型。

由于近期基因編輯技術(shù)取得的進步，如今移除人類細胞中的基因組合是有可能的。當(dāng)前，Boone實驗室和Andrew實驗室正在與多倫多大學(xué)唐納利中心的Jason Moffat實驗室合作繪制人類致病基因之間的關(guān)系。