PLoS:“基因表达-环境”作用新发现

【字体: 时间:2008年04月17日 来源:生物通

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  自然-养料竞争对大多数人来说并不陌生,并且现代的结论通常预示两者之间的一种平衡。发表在本周的《PLoS Biology》杂志上的一篇新文章显示,遗传到的基因和环境营养在决定酵母数千特征方面存在相似的平衡。

  

生物通报道:自然-养料竞争对大多数人来说并不陌生,并且现代的结论通常预示两者之间的一种平衡。发表在本周的《PLoS Biology》杂志上的一篇新文章显示,遗传到的基因和环境营养在决定酵母数千特征方面存在相似的平衡。

 

在研究个体基因组衰老时,了解基因和环境如何相互作用来根据可获得的信息作出合理的医学结论是至关重要的。例如,是否运动能够降低因遗传而增加的患某种疾病的风险。

 

基因/环境相互作用现象在之前已经有文献记载。环境影响基因表达的方式,因此基因在一种情况下开启而在其它环境中则可能下调或关闭。这项由普林斯顿大学的Leonid Kruglyak和Erin Smith领导的新研究能同时分析数千个基因表达的这种相互作用,以了解这些之前知之甚少的相互作用的普通特征。

 

在这项研究中,研究的生物事来自实验室和葡萄园的酵母菌,它们遗传上和生存环境上有差异,并且以来不同的能源——葡萄糖和乙醇。实验测量了遗传和环境差异如何相互作用来改变酵母细胞的基因表达。

 

许多基因的表达收到其它基因的控制。这篇论文显示,环境常常对那些调节基因影响大于那些被其它基因调节开启和关闭的基因。有趣的是,有时候在一种环境中正向影响其它基因的控制基因,可能在另外一种环境中具有相反的功能。

此前,来自纽约大学系统生物学研究院,基因组与系统生物学中心(CenterforGenomics&SystemsBiology),马里兰大学,范德比特大学(VanderbiltUniversity),华盛顿大学的研究人员成功建立了一种古细菌HalobacteriumSalinarumNRC-1调控模型,这种生物具有许多吸引人的环境适应性,通过这项研究证明了生物系统与其环境的基础性特征能快速构建全基因调控的高精度,预测性的基因调控模型,这不仅对于传统模式生物,而且对于其它目前尚不了解的生物来说都意义重大。这一研究成果《Cell》杂志封面上。

这种细菌生长在天然盐湖和盐田,或者是NaCl浓度比海洋高5-7倍的地方,研究人员发现这种生物为了适应高盐分环境,能产生了一系列令人惊讶的适应性变化,其中包括在细胞膜上产生色素,以调节由光产生能量的过程。此外,这些细菌还具有悬浮用的气泡结构,帮助它们在水体中垂直移动来寻找氧载体。

尽管这些适应性变化每一个都很重要,但是环境因素造成的对细菌其它核心生理学过程(physiologicalprocesses)的整体调节,对其在动态变化的环境中生存更加关键。在实验中,研究人员通过分析数据,确定了在高盐度环境下,细菌80%的基因和关键的非生物因素之间调节和功能上的相互关系,并由此建立了模型。通过147个实验中72个转录因子和9个环境因子(EFs)的相对变化,该模型精确的预言了这些基因的动态转录反应。这些转录控制模型非常有意义,能精确预测Halobacterium面对新环境或基因扰动时的转录变化。

这项新研究的重要意义在于支持了一种观点:生物系统与其环境的基础性特征能帮助研究人员建立高精确、预测性的基因调控模型,这不仅对于传统模式生物,而且对于其它目前尚不了解的生物来说都意义重大。(生物通雪花)

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