Cell子刊：随机表达的等位基因
也许你继承了母亲黑黑的大眼睛，也许你遗传了父亲那富于感染力的微笑。实际上，我们这些特征所对应的基因都有两个拷贝(等位基因)，一个来自于母亲，一个来自于父亲。这些基因在胚胎的发育过程中，决定着相应蛋白质的生成。
有时细胞只采用了常染色体基因的一个拷贝(激活两个等位基因中的一个)，这种现象被称为单等位基因表达(monoallelic gene expression)。冷泉港实验室(CSHL)的David Spector教授领导研究团队比较了成熟细胞和干细胞中的单等位基因表达，发现这种随机现象在成熟细胞中更为常见，文章于二月二十四日发表在Cell旗下的Developmental Cell杂志上。这项研究向人们展示了基因表达的随机性和多变性。
细胞对于蛋白的量非常敏感，蛋白过多或过少都会引起包括癌症在内的多种疾病。举例来说，被称为肿瘤抑制子的蛋白，可以限制细胞的生长。如果细胞只含有一半这样的蛋白，就可能形成肿瘤。随机的单等位基因表达会使蛋白的量减半，因此这一机制可能对疾病有显著的影响。
Spector和文章的第一作者Mélanie Eckersley-Maslin指出，单等位基因表达确实是一个随机的过程。“这一过程不具有任何确定性，”Spector说。“在进化过程中，基因表达的灵活性和随机性对于物种的适应能力非常重要。不过，目前我们还不清楚这一过程在生物中的作用机制。”
为了更好的理解细胞建立单等位基因表达的时间，Spector及其团队与欧洲分子生物学实验室展开了合作。他们通过先进的测序技术(RNA测序)和分析工具，在两种不同类型的细胞中全面评估了等位基因的使用情况(胚胎干细胞和已分化的神经元前体细胞)。胚胎干细胞能够分化形成几乎所有类型的组织。
研究显示，在已分化的细胞中，发生单等位基因表达的基因增加了5.6倍。“随着细胞分化的发生，基因表达发生了很大改变，细胞选择特定的一套基因进行表达，细胞核中出现了广泛的改组，” Spector说。“正是这些显著的变化促成了随机的单等位基因表达。”
研究人员还惊讶的发现，在发生单等位基因表达的基因中，有8%提高了自身的表达水平，以弥补蛋白产量的不足。他们推测，细胞可能需要较多这些基因的蛋白产物。此外，研究还指出，组蛋白修饰可以体现等位基因的活性差异。
“这项工作引出了许多重要的问题，”Spector说，“例如，细胞如何决定每个蛋白的正确产量?这其中有多大的灵活性?引发疾病的临界点在哪里?”下一步，研究团队将会逐一解决这些问题。
