中國(guó)學(xué)者破解生命應(yīng)對(duì)基因“無(wú)義突變”之謎

浙江大學(xué)陳軍教授和彭金榮教授課題組通過(guò)破解生命體“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”的分子機(jī)制，為多種遺傳性疾病提供了潛在治療途徑。相關(guān)研究成果于4日在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。

研究人員介紹，生命中的遺傳物質(zhì)DNA時(shí)刻都會(huì)受到損傷威脅，每個(gè)細(xì)胞的基因組DNA每天會(huì)遇到約一萬(wàn)次的損傷。“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”指在某一基因受到損傷、發(fā)生突變并徹底失去功能后，生命體采用相應(yīng)機(jī)制，提高其他基因的表達(dá)來(lái)代替這一基因的功能。然而，長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)界對(duì)“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”是怎樣起作用的分子機(jī)制卻知之甚少。

研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，無(wú)義突變和同源序列是“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”的兩個(gè)先決條件。其中，無(wú)義突變是指從DNA中轉(zhuǎn)錄出來(lái)的mRNA由于突變形成提前終止密碼，進(jìn)而提前結(jié)束了蛋白質(zhì)合成。

“比如降低一個(gè)控制羽毛色澤基因的表達(dá)，小鳥(niǎo)的羽毛會(huì)變得暗淡無(wú)光，但如果徹底去掉這個(gè)基因，小鳥(niǎo)依舊能發(fā)育出絢麗的羽毛。我們認(rèn)為這個(gè)控制羽毛色澤的基因發(fā)生了無(wú)義突變，‘遺傳補(bǔ)償效應(yīng)’發(fā)揮了作用。”陳軍說(shuō)。

通過(guò)研究實(shí)驗(yàn)，課題組首次揭示“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”引發(fā)、逐步形成直至發(fā)揮效應(yīng)的分子機(jī)制，并精準(zhǔn)定位了誘導(dǎo)“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”的中介蛋白。“就像一個(gè)工廠的崗位空缺出來(lái)，需要中介來(lái)找到其他人員來(lái)完成相關(guān)工作。阻斷中介的工作，就阻斷了‘遺傳補(bǔ)償效應(yīng)’的發(fā)生，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于后繼基因功能研究工作具有重要意義。”陳軍說(shuō)。

此外，“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”分子機(jī)制的發(fā)現(xiàn)對(duì)于揭示基因功能研究以及疾病治療具有重要的價(jià)值。陳軍表示，這項(xiàng)研究為一些人類遺傳疾病提供了新思路，未來(lái)通過(guò)激活人體內(nèi)“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”或可成為新型治療手段。