丰富的有益突变 他们能够证明许多基因可以促进适应

 医学科学     |      2020-04-20 01:27

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摘 要:发表在《Science》杂志上,研究者们最近发现了一类存在于血红细胞中的单基因的突变,这类突变能够帮助机体抵抗疟疾。这一发现能

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尽管其重要性很重要,但适应性过程的遗传结构仍未得到很好的解决。现在,一群研究果蝇的研究人员成功解决了这个难题的至少一部分。他们能够证明许多基因可以促进适应,即使实际上只使用了其中一些基因(遗传冗余)。不仅因为气候变化对了解人口如何适应新的环境条件具有极大的兴趣。科学家认为大多数适应性涉及大量不同的基因,但大多数分子特征的适应性仅基于一个或几个基因。这种差异一直是许多猜想的根源,但基本上没有得到解决。

发表在《Science》杂志上,研究者们最近发现了一类存在于血红细胞中的单基因的突变,这类突变能够帮助机体抵抗疟疾。这一发现能够帮助我们了解机体抵抗疟疾的作用机理,而且为新型疗法的开发也提供了思路。

到目前为止,研究人员认为癌症肿瘤中的复发突变(热点突变)是促进癌症进展的重要突变(驱动突变)。加利福尼亚大学欧文分校领导的一项新研究表明,这并非总是如此。

这个话题是由今天我看到的一篇文章中引用的几段话引发的。

实验室模型:对不同温度的遗传适应

最近,由来自英国的研究者们对撒哈拉地区的原始部落中的几千人进行了全基因组的测序,用于寻找与疟疾有关的多种不同的血细胞标志物。

鉴定对癌症进展重要的驱动基因的方法依赖于患者的复发金标准。看到完全相同的DNA碱基对在许多患者中反复突变已被认为是无可辩驳的证据,证明突变必须有助于肿瘤的发展。然而,今天发表在科学杂志上的这项研究由APOBEC3A和中尺度基因组特征驱动的癌症中的乘客热点突变揭示了许多复发的癌症突变可能是乘客热点突变,对癌症发展并不重要。

我先来讲一个心理学概念:确认偏误

为了更好地了解这个非常有趣的进化领域,Vetmeduni Vienna的一个研究小组使用了实验进化的方法。该实验的目的是研究果蝇(Drosophila simulans)的适应过程)在精确控制的实验室环境中。科学家将苍蝇暴露在炎热的环境中(高达28C)超过60代,并使用最新的测序方法监测遗传变化。与之前的研究相反,作者能够证明许多基因参与了适应。令人惊讶的结果是不同的基因组合在不同的实验群体中产生了相似的适应性。这导致第一作者Neda Barghi得出结论:果蝇拥有更多适应新环境条件的途径,而不是实际使用。专家称这种观察为遗传冗余。

疟疾是由来自疟原虫属的五种单细胞生物感染引发的疾病,它能够通过蚊子的叮咬传播,并且能够入侵宿主的血红细胞进行增殖。血红细胞快速的生长与增殖使得疾病症状加重,其中包括高烧、流汗、发抖、疼痛以及死亡。

在我们的研究中,我们发现在DNA茎环中发现的某些复发突变,一种常见的DNA结构,实际上是乘客热点,而不是我们原先认为它们的驱动因素。RmiBuisson博士说,他是UCI医学院生物化学系的助理教授,也是该研究的首席研究员。更重要的是,我们发现在茎环外的DNA位置发现的其他复发突变可能是尚未表征的新驱动因子。我们发现的重要性在于它使我们能够区分突变,这对于开发新的癌症疗法至关重要。

心理学家福勒做过一个实验:

需要修改未来的测试策略

为了进入细胞,疟原虫进化出了许多种识别血红细胞表面受体的方式。进而能够帮助他们入侵。此外,疟原虫还能够产生一系列的蛋白由于与靶细胞表面的受体向连接。这些蛋白质也是目前特异性疫苗的研发思路。

来自UCI医学院和麻省总医院的研究小组检查了超过9,000例患者肿瘤的癌症基因组中的突变情况和突变分布。他们发现某些热点突变来自称为APOBEC的蛋白质家族(载脂蛋白B mRNA编辑催化多肽样)的活性。

他找一群人做了一套性格测试题。

这项关于果蝇的研究不仅代表了理论进化生物学领域的一个里程碑,而且对寻求在自然群体中展示适应过程的研究具有具体影响。通常选择的平行签名,即在几个种群中发现的选择签名,被认为是特别可靠的,人口遗传学研究所的ChristianSchltterer解释道。但是,我们的研究表明,必须彻底重新考虑这一程序,以便全面了解适应性过程。

到目前为止,我们已经鉴定出了十几种受体蛋白,其中包括决定我们血型的A.B蛋白。当然,并不是所有的疟原虫都识别相同的受体。而研究者们也试图搞清楚不同的受体与感染方式之间的关系,以便我们能够更好地预防与治疗疟疾。

我们的分析显示APOBEC3A特别强烈偏爱称为茎环或DNA发夹的DNA结构。这种偏好会导致患者肿瘤中出现热点突变,Buisson说。

然后给每个人做了一个分析报告。

在最近的这一研究中,作者们对数千名患有疟疾的人群以及正常人的基因组进行了测序,并进行了比较。之后,研究者们发现在血型糖蛋白基因的周围出现了多倍化的现象,而且复制的区域中出现了27处突变。

每天在人体细胞中发生数万次DNA损伤事件。APOBEC蛋白家族是癌细胞中最常见的内源性DNA损伤事件来源之一。APOBEC3A直接攻击基因组DNA,诱导DNA双链断裂和突变。到目前为止,人们对APOBEC3A如何靶向基因组DNA知之甚少,以及基因组的某些结构是否比其他基因组更容易发生APOBEC3A攻击。DNA茎环结构可以在DNA复制,转录过程中或通过不同的DNA修复过程瞬时产生。这些多种途径为APOBEC3A促进结构特异性胞嘧啶脱氨作用提供了许多机会,有利于患者肿瘤中的乘客热点突变的出现。

威尼斯人官网,测试者约翰收到的报告是这样的:

这些突变主要影响了撒哈拉人群的血细胞表面糖蛋白的构成,而其中一个特别的突变,即DUP4,伴随着对疟疾疾病的较强抵抗特性。携带该突变的人群患疟疾的几率要比其他人群低40%。

你外表看上去虽然能克制自律,但内心却充满忧虑和不安全感。

目前该基因突变对宿主抵抗疟疾感染的影响机制还不清楚,但研究者们认为它可能影响了GYPB-1异源二聚化的形成,进而影响了疟原虫的侵入。

你喜欢变化和多样的生活,受到约束和限制时会非常不满。

研究者们认为,对该基因的进一步认识能够帮助我们提高抵抗疟疾感染的成功率。

有时候你外向、可亲且乐于交际,有时候却内向、谨慎而有所保留。

约翰给报告打了5分:“和我太像了。”

而事实上,每个测试者收到的报告都是一样的。