近日,中國科學院北京基因組研究所于軍研究員和雷紅星研究員合作開展的人類雙向成對基因功能網絡研究取得階段性進展,其研究論文Functional Networking of Human Divergently Paired Genes (DPGs),于10月在PLoS ONE雜志上發表。該文對人類雙向成對基因(Divergently paired genes, DPGs)的功能網絡進行了全面的分析。
DPGs又稱雙向表達基因,在物種和種系的進化過程中具有較高的保守性,因而被認為在基因組的組織以及功能調控上具有特殊的地位。盡管先前已有不少學者對DPGs的保守性和組織方式做出了研究,但是DPGs之間的功能關系一直沒有很好地被解釋。
為此,研究人員對那些可以通過功能相連的DPGs進行了全面的分析。這些DPGs具有特殊的基因組織結構,同時包括了核心的細胞功能以及環境應答相關的功能(外圍功能)。
研究人員發現,DPGs的基因對傾向于參與不同的信號通路,也就是說,通過一個啟動子序列,可以實現同時調控兩個或以上信號通路的作用。與此同時,通過與隨機的基因對進行對比分析。研究人員還發現,DPGs的基因對傾向于具有相同的細胞組件和分子功能。由此,研究人員依據DPGs基因對的連接關系構建了功能調控網絡。
在這個調控網絡中主要存在3個功能模塊,其中較大的一個模塊被認為與HKGs相關并參與了核心的細胞功能。同時,這個模塊無論在神經組織或是非神經組織中,表達水平均具有較小的差異。基于轉錄組的數據,研究人員進一步指出這個模塊在HIV以及其他疾病(如癌癥)的致病機理中,也起到一定的作用。
基于物種和種系保守性的研究以及在不同組織和疾病中的差異調控狀況,研究人員指出DPGs可能包括兩類基因,一類與管家基因相關,一類與組織特異基因相關。這一新的發現對于DPGs在進化上具有較強保守性的原因提供了功能上的解釋。
DPGs網絡與HKGs的交叉比對圖,指出了HKGs在DPGs網絡中的分布狀況,HKGs列表來自于三個不同的研究
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