三篇文章聚焦等位基因的随机表达

2014-3-11 11:30 来源: 生物通
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  我们是二倍体。这意味着我们的每个常染色体基因有两个拷贝,一个来自母亲,另一个来自父亲。遗传学家过去认为,绝大多数人类等位基因在细胞内是均等表达的。幸亏有了新一代测序技术,我们对基因表达的认识才大大改变。通过RNA-seq,我们能够了解究竟是母亲还是父亲的基因拷贝得到了表达。最近,多篇关于单细胞转录组学的文章发表。

  这篇文章于1月份在《Science》杂志上发表。作者发现,在小鼠发育的多个阶段普遍存在“随机的单等位基因表达”。这帮助解释了为何双胞胎有时在生物学和外形上会明显不同,以及一些遗传疾病由共同的异常基因引起,但为何不同个体会表现出不同的疾病严重程度。

  Ludwig癌症研究所的研究人员对混合背景下(CAST/EiJ × C57BL/6J)小鼠植入前胚胎的单个细胞进行了等位基因表达分析。他们发现,大量(12-24%)常染色体基因存在单等位基因表达,且两个等位基因的表达独立发生。单等位基因表达是随机且动态的,因为近亲的胚胎细胞也存在相当大的差异。作者总结道,独立且随机的等位基因转录在哺乳动物细胞中产生了大量随机的单等位基因表达。

  这个主题的研究仍在继续,最近又有两篇有关随机单等位基因表达的文章发表。它们都发表在《Developmental Cell》杂志上。

  在这项研究中,冷泉港实验室的研究人员通过等位基因特异的RNA测序,比较了小鼠胚胎干细胞(ESC)和神经前体细胞(NPC)在发育过程中的单等位基因表达的动力学。他们在ESC和NPC中分别鉴定出67和376个随机单等位基因表达的常染色体基因,发现一旦分化,数量增加5.6倍。

  研究人员还发现,特定的组蛋白修饰(而不是甲基化)似乎能区分活跃和不活跃的等位基因。有趣的是,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。

  这项研究由法国的一个研究小组开展。他们研究了不同F1小鼠(129Sv x CAST vs B6 x CAST)的同一发育阶段。这篇文章的一些结论与上一篇文章相同,如随机单等位基因表达在分化过程中发生。

  不过,这两篇文章的结论也有一些差异。例如,一旦建立,单等位基因的状态会高度稳定。而且,这一篇文章认为,DNA甲基化和H3K27me3在随机单等位基因状态的维持上起作用。有趣的是,这两篇文章都没有讨论技术误差对单等位基因表达的可能影响。而在之前那篇《Science》文章上,作者发现技术bias(如样品制备)对单等位基因表达存在巨大影响。