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后基因组的重要任务:解读基因调控
http://www.100md.com 2002年2月19日 国医网
    基因调控人和生物的生理、行为和疾病到底有多少种方式和程序?机理是什么?这些核心问题直到今天人们都还知之甚少。但是对基因研究的发现至少让人们认识到了基因调控的某些方式。

    对基因调控方式目前认识得比较深入,而且认识得比较早的是,人的某种生理、病理是由多基因调控的。对这种方式最典型的认识是果蝇胚胎发育基因研究的成果,其中刘易斯的发现较为重要。他观察到,同源变异是由基因突变引起的,由基因组成的四种遗传因子控制着胚胎前后或上下部分的发育,而果蝇的头、身体和尾部则是由特定的基因控制发育的。每一种基因都控制着果蝇机体的某个特定的区域,但这些区域又是相互覆盖着的。由此刘易斯得出结论,生物体的一定的区域是多种基因控制的,若某一基因停止活动,就会导致同源变异。

    一种基因多样角色

    科学家对癌症、糖尿病等疾病和对生殖、寿命等机理的研究进一步证明,多基因可调控某种疾病或某种生理功能。这一类调控本身也表现出几种形式:第一种形式就是多种基因调控同一方向的生化代谢和生理功能,如上述的控制果蝇发育的基因在头部和躯体都有好些基因调控,这是同一功能的多种基因调控。
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    多基因调控的第二种方式则是功能相反的两类基因互相制约,以基因相互对立作用的此消彼长来控制生物体的生理和生命活动。癌症就是多种致癌、促癌基因和抑癌基因相互对立调控的结果。比如,B细胞淋巴癌中存在着促癌基因bcl-2,它能使B细胞存活期延长,阻挠细胞的凋亡,造成癌的生成和发展。但同时癌症的发展过程中又存在抑癌基因P53,它与bcl-2相反,能促使细胞凋亡,就像制动器一样抑制癌细胞的疯长。所以围绕bcl-2和P53这两个相互制约的基因力量的此长彼消,癌症就处于或产生发展,或被抑制消灭的状况。

    在初步了解多基因调控生命活动的同时,早就有人推论,也许存在一种基因同时调控不同的生命活动的迥然相异的基因调控方式。今天,事实证明,的确存在与多基因调控某种生理功能、生命活动、疾病和行为截然相反的基因调控方式,这就是说,一种基因可能担负多种功能。

    法国和加拿大研究人员组成的联合研究小组发现了一个惊人的现象,即同一种基因可以导致两种截然不同的疾病。这种基因被取名为GHB6,是研究人员在寻找克鲁斯东综合征时发现的。克鲁斯东综合征是一种极其罕见的遗传性皮肤病,其症状主要表现为指甲畸形,皮肤、手、足发生严重病变,居住在加拿大魁北克法语地区的人们比其他地区的人更容易患这种病。
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    但是当研究人员发现克鲁斯东综合征的致病基因竟然是GHB6时,他们第一个反应是怀疑,感到是否是研究结果弄错了。因为GHB6基因以前被一些研究人员证实是引起遗传性听力障碍的致病基因,它的主要功能是为人体细胞膜蛋白质编码,同时它会引起人的遗传性听力障碍。经过深入研究确定后,研究人员认为,这正是人类基因调控多样性的典型表现,因为一种基因调控多种生命现象和疾病是完全可能的。

    同源基因不同结果

    在不同的生物之间常常会有一些外形和机能不同,但内部构造和来源相同的器官,称为同源器官。例如鸟的翅、鲸的鳍、马的前肢和人的上肢,都可以称为同源器官,这在决定性别的基因上表现比较突出。

    很久以来人们都认为决定人和哺乳动物的基因是在位于男性性染色体上的SRY基因,因此称其为“男性基因”。

    美国哈佛大学的研究小组在对小鼠胚胎的研究中发现了一种与男性基因相对的雌性基因(女性基因),称为Wnt-4,它也存在于男性的Y染色体中。因而从来源上看,男性基因与女性基因可能是同源基因。之所以称Wnt-4为女性基因,是因为如果该基因被激活和履行它的职责,所有的小鼠都发育成雌鼠。

    研究表明,Wnt-4基因如果出现问题,胚胎中应当发育为子宫和阴道的副中肾管就会处于休眠状态。但与之相反,分化为雄性输精管、附睾管和射精管的中肾管则会发育成熟,胚胎因此会发育成雄性。

    目前,多基因调控、一种基因控制多种生命活动和同源基因的调控只是现在已经知道的一些比较典型的基因调控方式,但基因调控决不仅仅是这几种方式,只是我们尚未认识而已。所以,了解基因调控的多样性和各种机理,正是后基因组时代的一个非常重要的任务。, http://www.100md.com