Nature：重磅！科學(xué)家發(fā)現能夠“馴化”人類(lèi)基因組的特殊蛋白
發(fā)布人：admin
瀏覽次數：918
發(fā)布時(shí)間：2017-03-13
近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來(lái)自洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)的研究人員對一個(gè)龐大且神秘的人類(lèi)蛋白質(zhì)家族進(jìn)行了一項基因組和進(jìn)化研究，從而發(fā)現這些蛋白質(zhì)或許能夠調節人類(lèi)基因組中數百萬(wàn)個(gè)轉座子元件，相關(guān)研究也揭示了一個(gè)大型的物種特異性基因調節網(wǎng)絡(luò )，該基因調節網(wǎng)絡(luò )或許會(huì )影響人類(lèi)機體生物學(xué)機制、健康和疾病等。
人類(lèi)基因組中包含有數百萬(wàn)個(gè)來(lái)自于轉座子元件中的序列，這種轉座子遺傳單元能夠在機體基因組中不斷“跳躍”，長(cháng)期以來(lái)研究人員都認為轉座子是基因組中的垃圾DNA，如今他們卻發(fā)現，轉座子能夠影響多個(gè)基因的表達，然而研究者并不清楚轉座子調節基因表達的范圍和程度；這項研究中，研究人員就首次對350個(gè)人類(lèi)蛋白組成的蛋白家族進(jìn)行了廣泛性的研究，結果發(fā)現，這些蛋白質(zhì)能夠同轉座子之間建立一種復雜的相互作用機制從而創(chuàng )造出大型的人類(lèi)特異性基因調節網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)研究者還追蹤了上述蛋白的進(jìn)化歷時(shí)，這就為遺傳學(xué)和藥物開(kāi)發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了一種新的視野。
研究者Didier Trono表示，KZFPs是KRAB包含的鋅指蛋白，此前我們發(fā)現能夠作為KZFPs輔因子的蛋白能夠參與到胚胎發(fā)育過(guò)程中轉座子沉默的過(guò)程中去，如今通過(guò)對人類(lèi)機體中KZFPs蛋白進(jìn)行廣泛性分析研究者重新追蹤了該蛋白的進(jìn)化歷時(shí)并且鑒別出了其基因組靶點(diǎn)。同時(shí)研究者還結合系統發(fā)育學(xué)方法來(lái)研究有機體的基因組如何決定其生物學(xué)機制，通過(guò)對203個(gè)脊椎動(dòng)物的基因組進(jìn)行對比，研究者首次將KZFPs蛋白的起源鎖定到了四足動(dòng)物和空棘魚(yú)的共同祖先，空棘魚(yú)是一種從4億年前進(jìn)化而來(lái)的魚(yú)類(lèi)，KZFP轉化元件系統的進(jìn)化保守性或許就提示其具有一定的研究意義。
隨后研究人員對大多數人類(lèi)KZFPs蛋白的基因組靶點(diǎn)進(jìn)行了圖譜繪制，鑒別出了能夠識別轉座子元件的蛋白部分，研究者Trono說(shuō)道，大部分的KZFPs都能夠同轉座子元件中的特殊基序結合，對于每一個(gè)KZFP而言，我們都會(huì )分配一個(gè)轉座子元件亞型，同時(shí)我們還發(fā)現，一種轉座子元件通常會(huì )同多個(gè)KZFPs蛋白相結合，而這就是一種高度組合性及多樣性的系統。
研究者發(fā)現，KZFPs蛋白還能夠在一種精巧的調節性調節平臺中轉換轉座子元件，從而來(lái)影響基因的表達，而這似乎會(huì )在所有人類(lèi)組織發(fā)育的所有階段發(fā)生。當在4.2億年前出現后，KZFPs就會(huì )以一種譜系特異性的方式快速進(jìn)化，而其同轉座子元件在宿主基因組中的蔓延似乎是同步的，這種同步近乎就會(huì )塑造人類(lèi)基因調節網(wǎng)絡(luò )。
Trono指出，KZFPs蛋白會(huì )促進(jìn)人類(lèi)生物學(xué)機制變得非常特殊，加上其在基因組中的靶點(diǎn)，KZFPs似乎會(huì )影響到人類(lèi)生理學(xué)和病理學(xué)發(fā)病過(guò)程中的每一個(gè)單一事件，本文研究或許能夠幫助研究人員鑒別出當前動(dòng)物模型中的一些可能性缺點(diǎn)，而且還能夠幫助構建出闡明人類(lèi)機體基因發(fā)揮作用機制的精細化圖譜。
最后研究者表示，本文研究闡明了人類(lèi)機體基因調節的特異性維度特性，對于后期研究人類(lèi)機體發(fā)育和生理學(xué)機制提供了新的研究線(xiàn)索，同時(shí)也給研究人員帶來(lái)了巨大財富幫其闡明人類(lèi)機體系統的感染如何引發(fā)諸如癌癥等疾病的發(fā)生。(轉載于生物谷）
