由來自日內(nèi)瓦大學(xué)、瑞士洛桑理工大學(xué)和洛桑大學(xué)的科學(xué)家們組成的一個(gè)研究小組，發(fā)現(xiàn)就像指揮家指揮樂團(tuán)中的演奏者和諧地演奏一樣，遺傳變異有潛力在許多看似分離的位點(diǎn)影響基因組狀態(tài)，因此調(diào)控基因活性。這些意外的研究發(fā)現(xiàn)揭示出了基因組調(diào)控的多面性，提供了有關(guān)基因組協(xié)調(diào)方式的一些新見解。相關(guān)論文發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

染色質(zhì)將基因組包裹在細(xì)胞之中。它還以一種轉(zhuǎn)錄因子可以“讀取”的方式來排列DNA，通過轉(zhuǎn)錄因子激活或抑制基因表達(dá)。而個(gè)體間的DNA序列各異，由此導(dǎo)致了人們之間染色質(zhì)狀態(tài)的分子變異。了解控制染色質(zhì)變異的遺傳和分子過程是生命科學(xué)一個(gè)重大的挑戰(zhàn)，將為全面揭示遺傳變異讓個(gè)體易于罹患廣泛復(fù)雜疾病，包括癌癥、糖尿病和自身免疫性疾病的機(jī)制打開大門。

在這篇Cell文章中，科學(xué)家們報(bào)告稱他們在一些免疫細(xì)胞系中揭示出了遺傳變異影響三個(gè)分子層次：轉(zhuǎn)錄因子—DNA互作、染色質(zhì)狀態(tài)和基因表達(dá)水平的機(jī)制。這些免疫細(xì)胞系來自于47名基因組完成全測序的個(gè)體。

瑞士洛桑理工大學(xué)Bart Deplancke教授說：“我們觀察到在單個(gè)基因組位點(diǎn)上，遺傳變異同時(shí)影響了多個(gè)分離的基因調(diào)控元件。這種廣泛的協(xié)調(diào)相當(dāng)驚人，就像一個(gè)音樂指揮家（例如，遺傳變異）指揮樂隊(duì)中所有的演奏者（例如，轉(zhuǎn)錄因子，染色質(zhì)修飾）來改變音樂的音量（例如，基因表達(dá)）一樣。”傳統(tǒng)的模式認(rèn)為：基因調(diào)控元件是以一種準(zhǔn)獨(dú)立的方式影響基因表達(dá)。而與之相反，研究人員確定了一種更為協(xié)調(diào)和諧的行為：并非線性，實(shí)際上調(diào)控元件協(xié)調(diào)起作用。

新證據(jù)表明，基因組并非只是線性組裝調(diào)控元件，讓它們以成對的方式相互作用，而是在一種更復(fù)雜的組織狀況下讓不同的調(diào)控元件形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。如果一個(gè)元件無法正常發(fā)揮作用，這一元件嵌入的整個(gè)系統(tǒng)都將被擾亂。洛桑大學(xué)教授Alexandre Reymond說：“我們發(fā)現(xiàn)了基因發(fā)揮功能，以及調(diào)控序列協(xié)同作用來影響某一基因表達(dá)的一些基本生物學(xué)規(guī)則。”

盡管離醫(yī)學(xué)應(yīng)用仍然遙遠(yuǎn)，瑞士的科學(xué)家們揭示出的這些機(jī)制原理闡明了基因組生物學(xué)非常基礎(chǔ)的一些方面。日內(nèi)瓦大學(xué)教授Emmanouil Dermitzakis說：“現(xiàn)在確定某一天我們是否能夠以一種靶向性方式來調(diào)控基因表達(dá)仍為時(shí)過早，但這些研究揭示出了從前未知的基因組功能復(fù)雜層次。將我們的研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中，意味著要鑒別出一個(gè)指揮家，并確定他對樂隊(duì)所有其他指揮所起的作用——而不僅僅是列出我們的基因組管弦樂隊(duì)中所有的演奏者。”