Science挑战传统观点，揭示基因表达新层面

　　

生物通报道  来自芝加哥大学和斯坦福大学的科学家们在12月18日的《科学》（Science）杂志上报告称，发现个体之间大多数的RNA表达差异与对应蛋白质的丰度毫无关系。这些研究发现指出了未被确证的一种基因表达细胞机制，表明一些仅依赖于检测RNA来确定基因功能特征的研究需要开展进一步的分析。

论文的资深作者、芝加哥大学人类遗传学教授Yoav Gilad博士说：“一些有关RNA差异的研究主要是假设，它们最终能反映终产物即蛋白质的差异。然而事实表明，在大多数情况下这有可能不是真的。”

为了实现基因表达，细胞会首先将DNA中的信息拷贝到信使RNA(mRNA)上，再利用mRNA作为直接模板来生成蛋白质——在细胞中执行几乎所有功能的结构元件和分子机器。人们认为，个体间mRNA的水平差异可影响基因生成的蛋白质量，由此反映了基因表达（延伸阅读：Cell重要发现：揭示基因表达调控新层面 ）。然而，却从未有人充分描述过这种关系。

Gilad、斯坦福大学遗传学和生物学教授Jonathan Pritchard与同事们一起，对调控性数量性状位点(QTL)）——与个体间一些调控性状如基因表达差异相关的基因组区域进行了定位分析。他们比较了控制4,000多个基因mRNA和蛋白质表达水平的QTLs。

该研究小组证实，QTLs变异造成了大量基因不同的mRNA水平。然而，只有三分之一显示相应的蛋白质水平变化。绝大多数影响mRNA水平的QTLs并没有对相应蛋白质的量造成任何影响。

为了寻找这一现象背后的潜在机制，研究小组检测了QTLs是否影响核糖体（负责生成蛋白质的细胞机器）发挥功能的速率。他们发现QTL变异引起了与mRNA水平相似的核糖体功能改变，但大多数仍然没有影响蛋白质丰度。Gilad和同事们猜测，当mRNA水平和核糖体功能处于不断变化中时有一种尚未确定的缓冲机制阻止了蛋白质水平发生显著改变。

“我们的观察发现指出了从前未被认知的一种基因调控特性，即广泛的蛋白质水平缓冲，其使得细胞能够经受一定量的RNA变化，而不影响蛋白质。这似乎是一种普遍现象，将激励着我们去寻找解释它的机制。”

他们的研究结果还表明了，许多现有的研究需要接受额外的仔细审查，因为与mRNA关联的QTLs常被用来鉴别一些基因，并将它们归属于从癌症到糖尿病等一些复杂的疾病。

Gilad说：“这强调了持谨慎态度的重要性。我们需要确保我们认为对于疾病极其重要或赋予我们一些生物学认知的基因，不仅与RNA还要与蛋白质产物相关联。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Impact of regulatory variation from RNA to protein

The phenotypic consequences of expression quantitative trait loci (eQTLs) are presumably due to their effects on protein expression levels. Yet, the impact of genetic variation, including eQTLs, on protein levels remains poorly understood. To address this, we mapped genetic variants that are associated with eQTLs, ribosome occupancy (rQTLs), or protein abundance (pQTLs). We found that most QTLs are associated with transcript expression levels, with consequent effects on ribosome and protein levels. However, eQTLs tend to have significantly reduced effect sizes on protein levels, suggesting that their potential impact on downstream phenotypes is often attenuated or buffered. Additionally, we identified a class of cis QTLs that affect protein abundance with little or no effect on mRNA or ribosome levels, suggesting that they may arise from differences in post-translational regulation.