近些年遗传学发展大事记

简报

细胞新乐章，生命交响曲：Nature报道表观遗传学新发现生物谷>趋势>快讯生物谷推荐英文原文报道：N6-methyladenosine-dependent RNA structural switches regulate RNA-protein interactions

日前，芝加哥大学的科学家们在Nature上发表最新的研究成果，揭示了N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）调控RNA-蛋白质相互作用的一个未知机制。RNA结合蛋白通过与单链RNA结合基序（RNA binding motif，RBMs）1、2、3的结合来控制细胞的生物学进程。而RBMs会被埋在RNA结构4、5、6、7内部，从而抑制了RNA-蛋白质的相互作用。m6A是一种真核mRNA8-19的最为常见的内部修饰。它涉及包括生物节律、减数分裂和干细胞发育在内的各种细胞功能的控制。m6A能够选择性地被 YTH域家族蛋白2（human YTH domain family 2，YTHDF2）识别从而影响细胞质mRNA15的稳定性。但是m6A是如何完成这些繁重的生理学作用还需要进一步探索。本研究表明人类细胞m6A调控RNA结构依赖的RBMs进而影响RNA与蛋白的互作。研究者将这种机制命名为"m6A开关"。

他们还发现m6A就近改变mRNA和长非编码RNA的结构来促进异构核糖核蛋白C 与其结合，HNRNPC是一中丰富的核RNA结合蛋白，负责pre-mRNA20-24的加工。研究人员结合紫外交联合并免疫沉淀技术以及抗m6A免疫沉淀技术，使得我们能够识别HNRNPC结合区域的多达39060个m6A 开关。球状的m6A的减少会降低HNRNPC与2798个高效m6A开关的结合。并且发现受m6A调控的HNRNPC结合活性会进一步影响目标mRNAs的含量及其选择性地剪切，这表明m6A开关在基因表达和RNA成熟的调控作用。研究结果说明RNA结合蛋白通过m6A开关来调节其与RBMs的结合，这也为研究RNA修饰编码细胞生物学提供了新的方向。

近些年遗传学发展大事记

1. 数量性状基因定位(quantitative traitloci, QTL) 分析技术

在20 世纪90 年代应运而生，有效地将控制数量性状的众多主效基因定位在相应的染色体上。传统的QTL分析只对个别或几个复杂性状进行QTL 定位，从而获得控制复杂性状的一个或几个染色体的区间，再通过精细定位等手段，发现其候选基因。

2.2002年诺贝尔生理学或医学奖获，英国科学家悉尼·布雷内、约翰·苏尔斯顿和美国科学家罗伯特·霍维茨。他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用做出了重大贡献。

3.ENCODE计划（ENCyclopedia Of DNA Elements）又称人类基因组DNA元件百科全书计划，是2003年在人类基因组计划完成之后紧接着的又一个大型国际科研项目。

4.2006年诺贝尔生理学或医学奖获，美国科学家安德鲁·法尔和克雷

格·梅洛。他们发现了核糖核酸（RNA）干扰机制，这一机制已被广泛用作

研究基因功能的一种手段，并有望在未来帮助科学家开发出治疗疾病的新

疗法。

5. 2007年：英国人马丁·埃文斯、美国人马里奥·卡佩基和奥利弗·史密

斯。他们在改造活体内特定基因的“基因靶向”技术等方面做出了奠基性

贡献，这种技术利用胚胎干细胞，改造老鼠体内的特定基因。在“基因靶

向”技术的帮助下，科学家可以使小鼠体内的特定基因丧失功能。此类“基

因敲除”试验可以帮助人们了解基因在胚胎发育等多种现象中发挥何种作

用。“基因靶向”技术为阐明人类疾病的发生机理方面发挥了至关重要的

作用。使深入研究单个基因在动物体内的功能并提供相关药物试验的动物

模型成为可能

6. 2012年诺贝尔生理学或医学奖获，约翰·伯特兰·格登

（John B. Gurdon）与山中伸弥获诺贝尔奖生理学或医学奖。约翰·格

登等人的实验就已经得知卵细胞质能重编程体细胞核。这些实验是为了解

决分化细胞的基因组是否经历了不可逆转的变化，以及是否不再支持早期

发育这些问题而进行的。格登的实验表明并非如此，蝌蚪的分化细胞的

细胞核在移植进入卵母细胞质中后，能指导卵细胞发育为性成熟成体青蛙。

这一实验具有划时代的意义，他首次证实了已分化细胞的基因组的可通

核移植技术将其重新转化为具有多能性的细胞。

7. 拷贝数变异的研究方法：目前, 用来进行全基因组范围的CNV 研

究的方法有: 基于芯片的比较基因组杂交技术

(array-based comparative genomic hybridization, aCGH)、

SNP 分型芯片技术和新一代测序技术。CNV的形成机制有多种, 并可分为

DNA重组和DNA错误复制两大类。CNV可以导致呈孟德尔遗传的单基因病与

罕见疾病, 同时与复杂疾病也相关。其致病的可能机制有基因剂量效应、

基因断裂、基因融合和位置效应等。对CNV的深入研究, 可以使我们对

人类基因组的构成、个体间的遗传差异、以及遗传致病因素有新的认识。

8.谢克曼发现了能控制细胞传输系统不同方面的三类基因，从基因层面上

为了解细胞中囊泡运输的严格管理机制提供了新线索；罗思曼20世纪90

年代发现了一种蛋白质复合物，可令囊泡基座与其目标细胞膜融合；基于

前两位美国科学家的研究，祖德霍夫发现并解释了囊泡如何在指令下精确

地释放出内部物质。

9.全基因组突变芯片在多基因病关联分析的应用：全基因组关联分析是一种在人类或动植物全基因组中寻找变异序列的方法，全英文名为Genome-wide association study，缩写名为GWAS。 2005年，Science杂志报道了第一篇GWAS 研究——年龄相关性黄斑变性，之后陆续出现了有关冠心病、肥胖、2型糖尿病、甘油三酯、精神分裂症等的研究报道。截至2010年底，单是在人类上就有1212篇GWAS文章被发表，涉及210个性状。GWAS主要基于共变法的思想，该方法是人类进行科学思维和实践的最重要工具之一；统计学研究也表明，GWAS很长时期内都将处于蓬勃发展期。