科學家發(fā)現(xiàn)能夠“馴化”人類基因組的特殊蛋白

2017年3月10日 訊 /生物谷bioon/ --近日，一項刊登在國際雜志nature上的研究報告中，來自洛桑聯(lián)邦理工大學的研究人員對一個龐大且神秘的人類蛋白質(zhì)家族進行了一項基因組和進化研究，從而發(fā)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)或許能夠調(diào)節(jié)人類基因組中數(shù)百萬個轉(zhuǎn)座子元件，相關研究也揭示了一個大型的物種特異性基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡，該基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡或許會影響人類機體生物學機制、健康和疾病等。人類基因組中包含有數(shù)百萬個來自于轉(zhuǎn)座子元件中的序列，這種轉(zhuǎn)座子遺傳單元能夠在機體基因組中不斷“跳躍”，長期以來研究人員都認為轉(zhuǎn)座子是基因組中的垃圾dna，如今他們卻發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)座子能夠影響多個基因的表達，然而研究者并不清楚轉(zhuǎn)座子調(diào)節(jié)基因表達的范圍和程度；這項研究中，研究人員就首次對350個人類蛋白組成的蛋白家族進行了廣泛性的研究，結果發(fā)現(xiàn)，這些蛋白質(zhì)能夠同轉(zhuǎn)座子之間建立一種復雜的相互作用機制從而創(chuàng)造出大型的人類特異性基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡，同時研究者還追蹤了上述蛋白的進化歷時，這就為遺傳學和藥物開發(fā)等相關領域的研究提供了一種新的視野。研究者didier trono表示，kzfps是krab包含的鋅指蛋白，此前我們發(fā)現(xiàn)能夠作為kzfps輔因子的蛋白能夠參與到胚胎發(fā)育過程中轉(zhuǎn)座子沉默的過程中去，如今通過對人類機體中kzfps蛋白進行廣泛性分析研究者重新追蹤了該蛋白的進化歷時并且鑒別出了其基因組靶點。同時研究者還結合系統(tǒng)發(fā)育學方法來研究有機體的基因組如何決定其生物學機制，通過對203個脊椎動物的基因組進行對比，研究者首次將kzfps蛋白的起源鎖定到了四足動物和空棘魚的共同祖先，空棘魚是一種從4億年前進化而來的魚類，kzfp轉(zhuǎn)化元件系統(tǒng)的進化保守性或許就提示其具有一定的研究意義。隨后研究人員對大多數(shù)人類kzfps蛋白的基因組靶點進行了圖譜繪制，鑒別出了能夠識別轉(zhuǎn)座子元件的蛋白部分，研究者trono說道，大部分的kzfps都能夠同轉(zhuǎn)座子元件中的特殊基序結合，對于每一個kzfp而言，我們都會分配一個轉(zhuǎn)座子元件亞型，同時我們還發(fā)現(xiàn)，一種轉(zhuǎn)座子元件通常會同多個kzfps蛋白相結合，而這就是一種高度組合性及多樣性的系統(tǒng)。研究者發(fā)現(xiàn)，kzfps蛋白還能夠在一種精巧的調(diào)節(jié)性調(diào)節(jié)平臺中轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)座子元件，從而來影響基因的表達，而這似乎會在所有人類組織發(fā)育的所有階段發(fā)生。當在4.2億年前出現(xiàn)后，kzfps就會以一種譜系特異性的方式快速進化，而其同轉(zhuǎn)座子元件在宿主基因組中的蔓延似乎是同步的，這種同步近乎就會塑造人類基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡。trono指出，kzfps蛋白會促進人類生物學機制變得非常特殊，加上其在基因組中的靶點，kzfps似乎會影響到人類生理學和病理學發(fā)病過程中的每一個單一事件，本文研究或許能夠幫助研究人員鑒別出當前動物模型中的一些可能性缺點，而且還能夠幫助構建出闡明人類機體基因發(fā)揮作用機制的精細化圖譜。最后研究者表示，本文研究闡明了人類機體基因調(diào)節(jié)的特異性維度特性，對于后期研究人類機體發(fā)育和生理學機制提供了新的研究線索，同時也給研究人員帶來了巨大財富幫其闡明人類機體系統(tǒng)的感染如何引發(fā)諸如癌癥等疾病的發(fā)生。

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