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        熒光水母基因揭示了健身景觀
        
			
        
				2019-01-23 09:05:36
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        通過研究超過50,000種水母基因變種，巴塞羅那(西班牙)基因組調(diào)控中心的研究人員詳細(xì)描繪了該基因的變化如何影響其功能。該研究與俄羅斯，美國，以色列和西班牙的研究人員合作開展，發(fā)表在“ 自然 ”雜志上。
        

        熒光水母基因揭示了健身景觀
        

        由四個字母的DNA代碼組成，基因是用于制造蛋白質(zhì)等分子的“配方”細(xì)胞，蛋白質(zhì)是生命的基石。基因的變化會影響生物體的特征。例如，與色素沉著基因相關(guān)的遺傳變異會影響人類的眼睛或頭發(fā)顏色，而其他變化可能會導(dǎo)致囊性纖維化或癌癥等疾病。在更大的范圍內(nèi)，遺傳變化是進(jìn)化的燃料，隨著時間的推移導(dǎo)致物種之間的大小差異。
        

        到目前為止，研究人員傾向于只研究基因中的單個“字母”變化(突變)，觀察變化對所得蛋白質(zhì)的影響。但在現(xiàn)實(shí)生活中，生物體中有許多DNA變化和變異散布在它們的基因中，它們都可以相互作用以影響結(jié)果。
        

        現(xiàn)在，ICREA研究教授，基因組調(diào)控中心(CRG)進(jìn)化基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Fyodor Kondrashov和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掃描了數(shù)千種不同版本的編碼綠色熒光蛋白(GFP)的水母基因，分析了這種效應(yīng)在所得蛋白質(zhì)的熒光水平上產(chǎn)生一個，兩個或多個突變。他們的結(jié)果今天(2016年5月11日)在線發(fā)表，并于5月19日在“ 自然”雜志上發(fā)表。
        

        研究人員不再需要檢查數(shù)以千計(jì)的水母，而是將GFP基因的一個版本中的突變轉(zhuǎn)移到稱為大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)室細(xì)菌中，這些細(xì)菌在生長時產(chǎn)生改變的熒光蛋白。一些變化不會影響蛋白質(zhì)的熒光水平，而另一些變化會使它變暗或完全消除光暈。
        

        由于DNA測序技術(shù)的進(jìn)步 - 科學(xué)家能夠“讀取”遺傳密碼的技術(shù)--Kondrashov和他的團(tuán)隊(duì)能夠準(zhǔn)確地找出GFP基因的每個改變版本中的變化，并將其與任何變化聯(lián)系起來在蛋白質(zhì)的熒光。令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)一些突變組合對熒光的影響比從每個單一變化本身的影響預(yù)測的更明顯。
        

        最后，使用計(jì)算機(jī)建模，研究人員能夠構(gòu)建一個“健身景觀”，繪制GFP基因的多個變化組合如何相互作用以影響所得蛋白質(zhì)的亮度(參見附錄)。“峰值”的遺傳變化仍然會產(chǎn)生明亮的熒光GFP，而邊緣周圍的那些則沒有。
        

        Kondrashov解釋說：“健身景觀是一個抽象概念，簡化了我們對生物體特征如何來自其潛在基因組成的思考。”這是第一次有人能夠生成真實(shí)數(shù)據(jù)以圖形方式表示這一概念，在遺傳變化的組合而不僅僅是單一突變。“
        

        該論文的第一作者，博士后研究員Karen Sarkisyan說：“當(dāng)我們終于有機(jī)會確切地了解突變之間的相互作用是如何發(fā)生的時候，我們真的很驚訝。我們也沒想到幾乎所有突變都只是有點(diǎn)破壞性當(dāng)它們結(jié)合在一起時，它們可以完全破壞熒光。“
        

        Kondrashov認(rèn)為這是了解生物體DNA(基因型)變化如何結(jié)合在一起影響其性狀，特征甚至疾病(表型)的第一步。他說：“我們的研究為我們提供了一些能夠預(yù)測不同突變組合效果的方法。如果我們能夠理解和繪制基因，細(xì)胞的健康景觀，甚至整個生物體的一天，我們就會知道更多關(guān)于生物學(xué) - 突變的哪些組合會導(dǎo)致癌癥或其他疾病，或者形成像大象軀干這樣特征的進(jìn)化變化。“
        
			

			
          
        
			
        
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