基因4933405O20Rik,也称为Rik4933405,是一个在哺乳动物基因组中发现的基因。它属于基因家族中的一个成员,这个家族的基因在进化过程中经历了不对称的分歧,其中一些基因在复制后积累序列变化的速度比其他基因要快得多,从而产生了具有新功能的基因。基因4933405O20Rik可能参与了生物体发育过程中的一些重要过程,但关于它的具体功能和表达模式,目前尚不明确。
基因的复制和丢失是动物基因组进化过程中频繁发生的事件,这种动态过程导致了不同物种之间基因数量的显著差异。在基因复制后,通常两个子代基因会以大致相同的速度积累序列变化。然而,在某些情况下,序列变化的积累是不均匀的,其中一个拷贝会与其同源基因发生显著分歧。这种“不对称进化”在串联基因复制后比全基因组复制后更为常见,并且可以产生具有显著新功能的基因。例如,在蛾类、软体动物和哺乳动物的复制同源基因中,已经发现了不对称进化的例子,这些基因被招募到新的发育角色中[1]。
乳腺癌是一种异质性疾病,其中大多数病例(约70%)被认为是散发性的。家族性乳腺癌(约30%的患者)通常发生在乳腺癌发病率高的家族中,并且与多种高、中、低渗透性易感基因相关。家族连锁研究已经确定了高渗透性基因,如BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53,这些基因负责遗传综合征。此外,家族和人群相结合的方法表明,参与DNA修复的基因,如CHEK2、ATM、BRIP1(FANCJ)、PALB2(FANCN)和RAD51C(FANCO),与中等乳腺癌风险相关。乳腺癌的全基因组关联研究(GWAS)发现了一些常见的低渗透性等位基因,这些基因与乳腺癌风险略有增加或减少相关。目前,只有高渗透性基因在临床实践中得到广泛应用。随着下一代测序技术的发展,预计所有家族性乳腺癌基因都将被纳入遗传测试。然而,在将多基因面板测试完全整合到临床工作流程中之前,需要进一步研究中等和低风险变异体的临床管理[2]。
基因电路是后基因组研究中的一个重要焦点,旨在理解基因和蛋白质的连接如何产生细胞现象。这种连接形成了类似于复杂电子电路的分子网络图,对其系统理解需要开发一个数学框架来描述电路。从工程的角度来看,构建和分析构成网络的底层子模块是通往这一框架的自然途径。在测序和基因工程方面的实验进展使得设计、实施和数学建模合成基因网络成为可能。这些进展标志着基因电路学科的兴起,该学科为预测和评估细胞过程的动力学提供了一个框架。合成基因网络还将导致新的细胞控制逻辑形式,这可能对功能基因组学、纳米技术和基因和细胞治疗具有重要意义[3]。
基因敲除产生完全的失功能性基因型,是研究基因功能的一种常用方法。基因敲除最严重的表型后果是致死性。具有致死性敲除表型的基因称为必需基因。基于酵母的全基因组敲除分析,基因组中约四分之一的基因可以是必需的。与其他基因型-表型关系一样,基因必需性受背景效应的影响,并且可能因基因-基因相互作用而变化。特别是,对于某些必需基因,由于基因敲除导致的致死性可以通过非基因抑制因子得到挽救。这种“必需性绕过”(BOE)基因-基因相互作用是一种研究不足的遗传抑制类型。最近的一项系统分析表明,裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe中近30%的必需基因的必需性可以通过BOE相互作用绕过[4]。
基因4933405O20Rik作为一种可能在生物体发育过程中发挥重要作用的基因,其研究有助于深入理解基因复制和丢失在进化中的作用,以及不对称进化如何产生具有新功能的基因。同时,基因4933405O20Rik的研究也可能为乳腺癌等疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。随着基因电路和基因必需性绕过等研究领域的不断发展,我们可以期待对基因4933405O20Rik及其类似基因的更深入理解。
参考文献:
1. Holland, Peter W H, Marlétaz, Ferdinand, Maeso, Ignacio, Dunwell, Thomas L, Paps, Jordi. . New genes from old: asymmetric divergence of gene duplicates and the evolution of development. In Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences, 372, . doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27994121/
2. Filippini, Sandra E, Vega, Ana. 2013. Breast cancer genes: beyond BRCA1 and BRCA2. In Frontiers in bioscience (Landmark edition), 18, 1358-72. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23747889/
3. Hasty, Jeff, McMillen, David, Collins, J J. . Engineered gene circuits. In Nature, 420, 224-30. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12432407/
4. Du, Li-Lin. 2020. Resurrection from lethal knockouts: Bypass of gene essentiality. In Biochemical and biophysical research communications, 528, 405-412. doi:10.1016/j.bbrc.2020.05.207. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32507598/