沉默的基因实际有低水平表达

【字体: 时间:2008年04月01日 来源:生物通

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  类基因组中包含大约2万5千个基因,其中大约有一半曾被认为在绝大部分时间都是沉默的,只有在需要的时候才激活。美国的研究人员发现,这些基因实际上是有低水平表达的,只不过常常为人所忽视了。人类体内有大约一半的基因一开始是被忽略的,但它们确实在我们体内有重要作用,可以改变很多东西。它们不是关闭掉了,而是调低了表达水平。

  生物通报道:一些被科学家认为是关闭了的基因,实际上是以极低的水平表达并起作用,以前只不过是检测不到而已。这个发现有助于人们了解慢性疾病以及老化等等。人类基因组中包含大约2万5千个基因,其中大约有一半曾被认为在绝大部分时间都是沉默的,只有在需要的时候才激活。但美国科罗拉多州立大学的Andre Ptitsyn发现,事实上这些基因也有表达的,只是目前的工具还不能检测到那些抄底水平基因表达信号。研究结果发表在《公共科学图书馆·综合(PLoS One)》上。

Ptitsyn说,我们以为是沉默的基因,实际上是“窃窃私语”的。他将一个普通的物理学原理应用到研究中,以找出原先以为关闭了的基因的表达模式。

在绝大部分研究中,科学家相信已经沉默的基因都会在研究的前期就被排除掉。然而,Ptitsyn的研究发现,目前无法检测的基因表达模式,与其它基因的表模式相类似。

Ptitsyn在计算机算法中使用了随机共振的物理学原理。随机共振表面上是违法直觉的,但它常用来检测微弱的信号,这是通过在更强但不相关的信号中搜索一致的类型而实现的。举例来说,一个在屋子中的人觉察不到远方的游行乐队,但如果房间里有风扇在转的话,就可以持续的和可察觉的噪音。

测量一段时间之后,远方乐队演奏时韵律的存在,以及乐队停止时韵律的消失,都可能会被觉察到。当乐队正在演奏时,房屋中噪音也会与鼓声一起变大,即使没有检测到乐队的声调、在噪音中也听不到单词击鼓。时间长了之后,乐队对总体噪音的贡献就越来越大。

Pitsyn将相同的原理应用在基因检测上。在经过一定时间后,基因表达的模式会随一定的节律(比如昼夜节律)形成波峰和波谷。沉默的基因也会有一个可以检测得到的节律,如果它和活跃基因有一致的表达节律的话。

基因芯片可以测量基因的表达,但会采取步骤过滤掉看起来是多余或背景噪音的数据,因此就不包括低水平的数据,科学家以前也会认为这意味着基因没有表达。Ptitsyn观察了这些背景数据,发现这些未加解释的数据是“关闭”基因的表达,或者叫“窃窃私语的基因”。他分离出这些曾被误认为关闭的基因,并研究活跃表达基因下背景“垃圾信号”的类型。

主宰着活跃基因表达的节律,在沉默基因中仍然明显可以检测得到。当检测时,“垃圾信号”的增强和减弱的节奏,与其它起同样功能的活跃的或沉默的基因相互协调。

Ptitsyn希望这个发现可以帮助科学家建造更好的生物芯片,更灵敏准确地分析基因的活性,以及帮助发现原先为觉察到的基因的表达。Ptitsyn说,这个发现为科学家提供一个更先进的技术来检测和测量之前忽略掉的基因活性。有了研究这些基因变化的能力,会会改变整个生物学的发展前景。事实上,人类体内有大约一半的基因一开始是被忽略的,但它们确实在我们体内有重要作用,可以改变很多东西。它们不是关闭掉了,而是调低了表达水平。它们在老化和疾病中的作用还未被发现,但我们认为它们会有这样的效果。(生物通,揭鹰)
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