最近，瑞典卡羅林斯卡學(xué)院和路德維希癌癥研究所的研究人員，描述了我們的細(xì)胞如何以及在何種程度上不同地利用遺傳自父母的基因拷貝。在一個(gè)基礎(chǔ)層面上，這有助于解釋“為什么同卵雙胞胎也有所不同，即便是他們有著相同的遺傳組成”。有了這方面的知識(shí)，我們將更好地了解遺傳性疾病預(yù)后結(jié)果的變化。

人類(lèi)有兩份常染色體基因，一份遺傳自母親，一份遺傳自父親，這兩套基因拷貝往往并不是完全相同的，因?yàn)樗鼈兊?span lang="EN-US">DNA序列存在小的差異。因此，對(duì)細(xì)胞中的兩套基因拷貝的利用如果發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生功能性的后果，但是它們的基因拷貝利用的本質(zhì)和模式，在很大程度上仍然是未知的?，F(xiàn)在，研究人員在分子遺傳學(xué)水平上為這個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題提供了答案。他們使用等位基因敏感性的基因表達(dá)分析，所謂的“單細(xì)胞RNA測(cè)序”，來(lái)研究新分裂的細(xì)胞，以顯著的細(xì)節(jié)描述了小鼠和人類(lèi)細(xì)胞中的基因拷貝表達(dá)動(dòng)力學(xué)。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《Nature Genetics》雜志，這篇論文的第一作者、細(xì)胞和分子生物學(xué)系的Björn Reinius指出：“我們的實(shí)驗(yàn)，可讓我們能夠確定哪些基因只表達(dá)一個(gè)基因拷貝，隨著時(shí)間的推移哪些基因在兩個(gè)基因拷貝之間動(dòng)態(tài)地切換。”

非等同的遺傳

在遺傳學(xué)中，這兩個(gè)基因拷貝被稱(chēng)為每個(gè)基因的“等位基因”。事實(shí)上，母親和父親的基因組中的DNA差異，解釋了為什么兄弟姐妹會(huì)在生理上有所不同，因?yàn)樾值芙忝眠z傳了不同的等位基因，從而有著不相同的遺傳組成。然而，即使在所謂的同卵雙胞胎中——攜帶相同的等位基因，一些遺傳性狀在表現(xiàn)上也有差異。例如，有時(shí)兩個(gè)雙胞胎中只有一個(gè)受到遺傳性疾病的影響，即使這兩個(gè)雙胞胎攜帶相同的等位基因。

從歷史上看，這主要是通過(guò)外部環(huán)境和生活史的變化來(lái)解釋的。然而，在過(guò)去的幾十年里，我們知道，發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的純粹隨機(jī)的分子事件，實(shí)際上會(huì)影響等位基因如何以及何時(shí)表達(dá)。母親某個(gè)基因的等位基因可能在某些個(gè)體的細(xì)胞中表達(dá)，而父親的等位基因可能在同一個(gè)體的其他細(xì)胞中表達(dá)。表達(dá)的等位基因的這種“選擇”，是通過(guò)細(xì)胞分裂，還是一次又一次地隨著時(shí)間推移獨(dú)立發(fā)生在每個(gè)細(xì)胞中，仍然是未知的。

這些相互矛盾的情況會(huì)導(dǎo)致非常不同的生理結(jié)果；首先導(dǎo)致體內(nèi)的一部分細(xì)胞表達(dá)相同的等位基因，而其他情況則導(dǎo)致父親和母親基因拷貝之間的等位基因表達(dá)模式是飛快閃變的。本研究的結(jié)果表明，大多數(shù)常染色體基因的兩個(gè)等位基因的表達(dá)是動(dòng)態(tài)波動(dòng)的，而只有少到0.5%至1%的基因固定只表達(dá)一個(gè)。

該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、卡羅林斯卡學(xué)院和路德維希癌癥中心細(xì)胞和分子生物學(xué)系的Rickard Sandberg 表示：“我們從‘對(duì)于基因轉(zhuǎn)錄的這一詳細(xì)研究’中所得到的知識(shí)，將幫助研究人員和醫(yī)生更好地理解和模擬遺傳疾病預(yù)后結(jié)果變化的根本機(jī)制。”