新研究揭示細(xì)胞中令人吃驚的三基因相互作用

在一項(xiàng)新的研究中，在加拿大多倫多大學(xué)唐納利中心的Charles Boone教授、Brenda Andrews教授和美國明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城校區(qū)的Chad Myers教授的領(lǐng)導(dǎo)下，來自多個(gè)國家的研究人員在之前研究---展示了基因如何成對(duì)組合來維持細(xì)胞的健康---的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，**研究了三基因組合如何有助維持正常的細(xì)胞生理學(xué)特征。

這非常類似于大型游戲Jenga，在這個(gè)游戲中，人們能夠移除數(shù)千個(gè)基因塊（gene block）。雖然大多數(shù)單個(gè)基因塊能夠在不影響結(jié)構(gòu)的情況下被移除，但是當(dāng)關(guān)鍵的基因塊組合被移除時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)崩潰。類似地，具有不同作用的基因能夠組合起來保持細(xì)胞存活。通過取消這種基因組合，科學(xué)家們希望揭示有關(guān)個(gè)人健康基礎(chǔ)的線索。

為了揭示基因功能組合的規(guī)則，這些研究人員之前研究了酵母細(xì)胞中基因如何成對(duì)地發(fā)揮作用。酵母是生物學(xué)家們最喜愛的細(xì)胞模型之一，這是因?yàn)樗幕蚪M相對(duì)較小，含有6000個(gè)基因和已存在大量數(shù)據(jù)。之前已從酵母中除去了所有可能的基因?qū)Γ?800萬個(gè)基因?qū)Γ?，如今，他們進(jìn)一步研究了當(dāng)從360億個(gè)可能的三基因組合（trigenic combination）移除部分三基因組合時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

這些研究人員發(fā)現(xiàn)，與兩個(gè)基因之間的相互作用相類似，三基因相互作用（即三個(gè)基因之間的相互作用）也主要發(fā)生在功能上相關(guān)的基因之間，比如它們編碼的蛋白片段屬于相同分子機(jī)器或存在于細(xì)胞的相同部分中。利用三基因相互作用，他們也開始在功能上不相關(guān)的并且參與細(xì)胞中不同生物過程的基因之間觀察到更多令人吃驚的合作關(guān)系。

此外，通過使用數(shù)學(xué)模型，這些研究人員估計(jì)當(dāng)將三基因相互作用考慮在內(nèi)時(shí)，細(xì)胞中的所有基因都有作用。 這可能最終解釋為什么在酵母的6000個(gè)基因中僅十分之一的基因?qū)?xì)胞存活是至關(guān)重要的，這一規(guī)則也適用于包括人類細(xì)胞在內(nèi)的其他細(xì)胞類型。

由于近期基因編輯技術(shù)取得的進(jìn)步，如今移除人類細(xì)胞中的基因組合是有可能的。當(dāng)前，Boone實(shí)驗(yàn)室和Andrew實(shí)驗(yàn)室正在與多倫多大學(xué)唐納利中心的Jason Moffat實(shí)驗(yàn)室合作繪制人類致病基因之間的關(guān)系。