OR4C104,也称为Olfactory receptor family 4 subfamily C member 104,是一种位于人类染色体11p15.5的基因。该基因编码一种嗅觉受体,属于G蛋白偶联受体超家族的一部分。嗅觉受体是嗅觉系统的核心组成部分,负责检测环境中的气味分子并将其转化为神经信号,从而触发嗅觉感知。OR4C104基因的表达主要局限于鼻腔中的嗅觉上皮细胞。
OR4C104基因在嗅觉感知中发挥着重要作用,其编码的蛋白质能够识别和结合特定的气味分子。这些气味分子通过与OR4C104蛋白的结合,激活嗅觉信号传导通路,最终导致大脑对气味的感知。因此,OR4C104基因的突变或表达异常可能导致嗅觉障碍,影响个体的嗅觉功能。
基因复制和基因丢失是动物基因组进化过程中频繁发生的事件。在基因复制后,通常两个副本都会以大致相同的速率积累序列变化。然而,在某些情况下,序列变化的积累是不均衡的,一个副本会与它的副本产生显著差异。这种“不对称进化”在串联基因复制后比在基因组复制后更为常见,并且可以产生新的基因[1]。
乳腺癌是一种异质性疾病,大约70%的病例被认为是散发性的。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庭中,与许多高、中、低渗透率的易感基因相关。家族连锁研究表明,高渗透率基因BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53是遗传综合征的主要原因。此外,家族和群体方法表明,参与DNA修复的基因,如CHEK2、ATM、BRIP1(FANCJ)、PALB2(FANCN)和RAD51C(FANCO),与中度的乳腺癌风险相关[2]。
基因电路工程是后基因组研究的一个核心焦点,旨在理解细胞现象是如何从基因和蛋白质的连接中产生的。这种连接产生了类似于复杂电气电路的分子网络图,系统性地理解它需要发展一个描述电路的数学框架。从工程的角度来看,通往这种框架的自然途径是构建和分析构成网络的基础模块。近年来,在测序和基因工程方面的实验进展使得通过设计和实施合成基因网络来实现这种途径成为可能,这些网络易于数学建模和定量分析。这些发展标志着基因电路学科的兴起,该学科提供了一个预测和评估细胞过程动力学的框架。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]。
基因敲除是一种常用的方法,用于研究基因功能。基因敲除导致完全的基因功能丧失,是最严重的表型后果。具有基因敲除表型的基因被称为必需基因。基于酵母的基因组范围敲除分析,基因组中大约四分之一的基因可能是必需的。与基因型-表型关系一样,基因必需性受到背景效应的影响,并可能因基因-基因相互作用而变化。特别是,对于一些必需基因,敲除引起的致死性可以通过非基因抑制因子得到挽救。这种“必需基因的旁路”(BOE)基因-基因相互作用是一种未被充分研究的遗传抑制类型。最近的一项系统性分析显示,令人惊讶的是,裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe中近30%的必需基因的必需性可以通过BOE相互作用得到旁路[4]。
基因调控网络是细胞内基因表达调控的重要机制。它们通过一系列复杂的相互作用和反馈回路,精确地控制基因的表达模式,从而影响细胞的功能和命运。基因调控网络的研究对于理解细胞分化、发育和疾病发生等生物学过程至关重要。基因调控网络的研究需要结合多个学科的知识,包括分子生物学、细胞生物学、遗传学、生物信息学和系统生物学等[5]。
基因片段是基因序列的一部分,可能包含一个或多个编码蛋白质的基因。基因片段的发现和研究对于理解基因的功能和调控机制具有重要意义。基因片段可能参与基因的表达调控、信号传导和蛋白质互作等生物学过程。通过研究基因片段,可以揭示基因的功能和调控机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略[6]。
植物抗病性是一种重要的生物学现象,对于保护植物免受病原体侵害具有重要意义。抗病性基因是植物抗病性的关键组成部分,它们能够识别病原体并激活植物的防御反应。抗病性基因的研究对于理解植物抗病性的分子机制,以及开发新的抗病性作物具有重要意义[7]。
MHC(主要组织相容性复合体)基因的表达调控对于免疫系统的功能至关重要。MHC基因编码的蛋白质在免疫识别和免疫应答中发挥着重要作用。MHC基因的表达受到多种因素的调控,包括转录因子、DNA甲基化和非编码RNA等。近年来,随着分子生物学和生物信息学技术的不断发展,MHC基因表达调控的研究取得了重要进展,为理解免疫系统的功能和疾病的发生机制提供了新的思路和策略[8]。
综上所述,OR4C104基因是一种重要的嗅觉受体基因,参与嗅觉感知和气味识别。OR4C104基因的突变或表达异常可能导致嗅觉障碍,影响个体的嗅觉功能。基因复制和基因丢失是动物基因组进化过程中频繁发生的事件,基因电路工程、基因必需性的旁路、基因调控网络、基因片段、植物抗病性基因和MHC基因表达调控等方面的研究对于理解基因的功能和调控机制具有重要意义。OR4C104基因的研究有助于深入理解嗅觉感知的分子机制,为嗅觉障碍的治疗和预防提供新的思路和策略[1-8]。
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/
5. Davidson, Eric, Levin, Michael. 2005. Gene regulatory networks. In Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102, 4935. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15809445/
6. Mateles, R I. . Gene fragments. In Bio/technology (Nature Publishing Company), 10, 456. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1368495/
7. Hammond-Kosack, K E, Jones, J D. . Resistance gene-dependent plant defense responses. In The Plant cell, 8, 1773-91. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8914325/
8. Ting, J P, Baldwin, A S. . Regulation of MHC gene expression. In Current opinion in immunology, 5, 8-16. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8452678/