Cell子刊：隨機表達的等位基因

　　也許你繼承了母親黑黑的大眼睛，也許你遺傳了父親那富于感染力的微笑。實際上，我們這些特征所對應的基因都有兩個拷貝(等位基因)，一個來自于母親，一個來自于父親。這些基因在胚胎的發育過程中，決定著相應蛋白質的生成。

　　有時細胞只采用了常染色體基因的一個拷貝(激活兩個等位基因中的一個)，這種現象被稱為單等位基因表達(monoallelic gene expression)。冷泉港實驗室(CSHL)的David Spector教授領導研究團隊比較了成熟細胞和干細胞中的單等位基因表達，發現這種隨機現象在成熟細胞中更為常見，文章于二月二十四日發表在Cell旗下的Developmental Cell雜志上。這項研究向人們展示了基因表達的隨機性和多變性。

　　細胞對于蛋白的量非常敏感，蛋白過多或過少都會引起包括癌癥在內的多種疾病。舉例來說，被稱為腫瘤抑制子的蛋白，可以限制細胞的生長。如果細胞只含有一半這樣的蛋白，就可能形成腫瘤。隨機的單等位基因表達會使蛋白的量減半，因此這一機制可能對疾病有顯著的影響。

　　Spector和文章的第一作者Mélanie Eckersley-Maslin指出，單等位基因表達確實是一個隨機的過程。“這一過程不具有任何確定性，”Spector說。“在進化過程中，基因表達的靈活性和隨機性對于物種的適應能力非常重要。不過，目前我們還不清楚這一過程在生物中的作用機制。”

　　為了更好的理解細胞建立單等位基因表達的時間，Spector及其團隊與歐洲分子生物學實驗室展開了合作。他們通過先進的測序技術(RNA測序)和分析工具，在兩種不同類型的細胞中全面評估了等位基因的使用情況(胚胎干細胞和已分化的神經元前體細胞)。胚胎干細胞能夠分化形成幾乎所有類型的組織。

　　研究顯示，在已分化的細胞中，發生單等位基因表達的基因增加了5.6倍。“隨著細胞分化的發生，基因表達發生了很大改變，細胞選擇特定的一套基因進行表達，細胞核中出現了廣泛的改組，” Spector說。“正是這些顯著的變化促成了隨機的單等位基因表達。”

　　研究人員還驚訝的發現，在發生單等位基因表達的基因中，有8%提高了自身的表達水平，以彌補蛋白產量的不足。他們推測，細胞可能需要較多這些基因的蛋白產物。此外，研究還指出，組蛋白修飾可以體現等位基因的活性差異。

　　“這項工作引出了許多重要的問題，”Spector說，“例如，細胞如何決定每個蛋白的正確產量?這其中有多大的靈活性?引發疾病的臨界點在哪里?”下一步，研究團隊將會逐一解決這些問題。