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科學家發(fā)現(xiàn)預測疾病的重要線索!基因型預測表型可沒你想的那么簡單!

閱讀:1038      發(fā)布時間:2018-3-9
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你掌握的信息越多,你就越可能更好地預測接下來會發(fā)生什么。臨床醫(yī)生和衛(wèi)生研究人員也常在尋找基因突變以預測胎兒是否有出生缺陷的風險,或者一個人是否有患某種疾病的風險,但是這些預測通常都不準確。來自卡爾加里大學的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一種重要的因素,改變了我們對基因突變(基因型)與它們在人身上的表現(xiàn)(表型)之間關(guān)系的認知,這也許會在將來某一天幫著我們提高預測的準確率。

圖片來源:Cumming醫(yī)學院

“這項工作的意義就是它幫助我們明白為什么同樣攜帶一個基因突變,有些人患病而有些人卻很健康。”研究*作者、Benedikt Hallgrimsson實驗室的博士后研究員Rebecca Green說道。“這在唇腭裂中很常見,兩個攜帶相同基因突變的孩子,可能一個患唇腭裂,而另一個不會。”

為了更深入探索原因,研究人員在基因表達水平進行了研究。長期以來人們都認為基因表達改變會導致這些基因決定的特征改變。很多特征的改變(如面部形狀、身高或者血壓)都是基因表達水平的差異決定。

通過使用小鼠胚胎,他們創(chuàng)造了一系列基因突變,可以逐漸降低一個叫做Fgf8的基因的表達水平,而這個基因?qū)γ娌空0l(fā)育至關(guān)重要。他們使這個基因的表達水平從100%逐漸降低到20%。然后他們記錄了基因表達水平的改變和面部的改變程度之間的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種關(guān)系既不是成比例的,也不是常數(shù),而是非線性的。

“我們的結(jié)果顯示就算這個基因表達水平降低50%,你的臉都是*正常的。,但是進一步降低的話,也并不意味著缺陷增加——你可能有多種結(jié)果:從*典型的臉到幾乎沒有臉。” Cumming醫(yī)學院細胞生物學和解剖學系主任 Hallgrimsson博士說道。“這些效應導致了基因型和表型之間非線性的變化。如果你不知道這種關(guān)系,你就無法根據(jù)基因型預測表型。”

這些研究結(jié)果發(fā)表在《Nature Communications》上。

“這是從基因型預測疾病很關(guān)鍵的一點。” Hallgrimsson博士說道。“它增進了我們對基因如何與每個人相互作用的了解,也告訴了我們可能產(chǎn)生多么具有差異性的結(jié)果。”

Hallgrimsson推測如果研究人員探索大多數(shù)真正重要的基因,可能他們也會發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)果。

“從基因型預測表型的科學并沒有人們認為的那么先進。” Hallgrimsson博士說道。“我們正在使用的預測工具需要把非線性性考慮進去,以修正并提高使用基因組學信息預測表型的算法。這種優(yōu)化對預測疾病風險至關(guān)重要。”

這項工作對進化生物學也有重要意義。所有的生物體都攜帶相同數(shù)量的基因突變。一個物種為了生存,它必須要能夠耐受一定的基因突變并成功發(fā)育繁殖。這項研究表明發(fā)育中的非線性性是這種現(xiàn)象的主要原因。(生物谷)

參考資料:

Rebecca M. Green et al. Developmental nonlinearity drives phenotypic robustness, Nature Communications (2017). DOI: 10.1038/s41467-017-02037-7

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