中美联合研究出人类基因功能解析的新方法
Eurekalert网8月14日消息,据《细胞》杂志(Cell)的一则报道,一个由中美研究人员合作进行的项目开发出一种通过蛾的活动遗传因子来对老鼠和人类的基因功能进行研究的方法。
“我们知道在哺乳类动物的基因组里有多少基因,但这并没有告诉我们它们如何执行它们的功能。”资深作者许田(音)说道,他同时也是教授、耶鲁大学医学院的遗传学系副主任、以及哈佛休斯医疗中心的研究员。“我们已经发现一种方法来系统地抑制老鼠基因的活动,这样我们便能理解这些基因的功能。”
在完成人类和鼠类基因组的测序后,许多科学家便把他们的注意力转投到测定这些基因的功能上来。目标是变异每一个基因,观察其后果,并研究其分子结构。在过去的二十多年里,仅有一小部分人类和老鼠共有的基因得到了仔细地研究。
遗传因子被称为转位子,它在DNA中从一处移动到另一处,并且允许插入基因材料或对其重新分配。细菌用转位子来交换抗生素抗性基因。科学家已经改进了这种天然基因筛选技术以便插入基因并能变异果蝇和简单有机物的基因,这样就可以了解单个基因的功能。
转位子被多家机构证实为一种有价值的基因工具,但对脊椎类动物和哺乳类动物并不适用。一般在老鼠身上的应用受到限制,因为他们移动到特定位置的频率很低,而且只有很小的能力来携带基因片。许的团队花了6年时间来开发出一种高效工具来对脊椎类动物和哺乳类动物的基因进行处理。
许和他上海复旦大学的同事们最终选择了源于白菜飞蛾的被称为pggyBac的转位子。他们发现它比较稳定而且在老鼠和人类细胞线粒体中均适用,证实了这是一种控制哺乳动物细胞基因的新方法。即使当它携带了几个额外基因时,它也能在老鼠身上正常工作。
许的团队通过添加红色萤光蛋白质和一种酶来改变白老鼠的皮毛为灰色或黑色,使得观察连接了piggBac的基因变得更加容易。由转位子携带的基因能够稳定地被继承并连续5代都表现出来。
“转位子扮演了遗传灯塔的角色,这样研究人员可以方便的追查其位置而无须对整个基因组测序。”许说。在他们的实验中,piggyBac与许多种人类和老鼠细胞的染色体相容。当与另一只能产生转位子消除酶的老鼠一起饲养时,一只老鼠世系中的piggyBac可被移除。
这项技术是一种可用来对脊椎类动物和哺乳动物产生转基因的高效新型工具,而且也是一种潜在的人类基因疗法的新型载体。尽管piggyBac在DNA中的插入是随机的,它最常位于基因中,这使得它能够变异基因,而由此透露基因的功能。
“这一工作代表着田的实验室的另一大主要进展。通过提供对整个人类和老鼠基因组进行系统研究的工具,它让我们知道转位子在哺乳动物系统中是如何工作的。”
在三个月内,两名在此项目中工作的研究生培育了75种不同的鼠类变异基因。科罗拉多大学的HHMI研究人员许明汉(音)和来自杜克大学的元庄(音)以及他们复旦大学的同事们还在为鼠类功能性基因组工程增加着新的piggyBac,他们的目标是在中国的一流研究中心里变异所有主要的鼠类基因以便系统的研究哺乳动物的基因功能。
许明汉(音)期望这一技术能有效地运用于鉴别基因并为癌症和糖尿病一类的疾病寻找药物靶点。
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