基因4921524J17Rik是一种在哺乳动物基因组中发现的基因,属于假基因(pseudogene)类。假基因是基因组中与已知功能基因相似但失去了原有生物学功能的基因片段。这些基因可能由于突变、插入或缺失等遗传事件而变得非功能性,但它们仍然可能保留着一些与功能基因相似的序列特征。基因4921524J17Rik的具体功能尚未明确,但通过研究假基因,我们可以了解基因家族的进化历史和基因功能演变的规律。
基因的复制和丢失是动物基因组进化中的常见事件,这些动态过程对物种间基因数量的差异有着重要影响[1]。在基因复制之后,通常两个副本基因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匀的,其中一个副本基因会与其副本产生显著的差异。这种“非对称进化”在串联基因复制后比在基因组复制后更为常见,并且可以产生具有全新功能的基因[1]。例如,在鳞翅目昆虫、软体动物和哺乳动物中,非对称进化的例子在复制的同源框基因中有所发现,这些新产生的同源框基因被招募到新的发育角色中[1]。
在人类中,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(约占患者的30%)通常出现在乳腺癌发病率高的家庭中,并与多个高、中、低外显率的易感基因相关[2]。除了BRCA1和BRCA2之外,还有其他基因与乳腺癌的发生发展相关,如PTEN和TP53。此外,还有许多基因参与了DNA修复过程,如CHEK2、ATM、BRIP1 (FANCJ)、PALB2 (FANCN)和RAD51C (FANCO),它们与中等乳腺癌风险相关[2]。全基因组关联研究(GWAS)在乳腺癌中揭示了与略微增加或降低乳腺癌风险相关的常见低外显率等位基因[2]。
在基因工程方面,构建和设计合成基因网络是一种重要的研究方向,这些网络类似于复杂的电路,并可通过数学模型进行描述和分析[3]。合成基因网络的发展将有助于预测和评估细胞过程的动态变化,并为功能性基因组学、纳米技术和基因治疗等领域提供重要的应用[3]。
基因敲除是研究基因功能的重要方法,但也存在一些局限性。基因敲除导致的表型后果可能包括致死性,这些基因被称为必需基因。然而,对于一些必需基因,敲除导致的致死性可以通过基因间的相互作用得到缓解,这种现象被称为“必需基因的绕过”(BOE)[4]。在裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe中,近30%的必需基因的致死性可以被BOE相互作用所绕过[4]。
基因调控网络是细胞内基因表达和调控的重要机制。通过基因调控网络,细胞能够对环境信号做出反应,并精确地控制基因的表达[5]。这些网络通常由转录因子、DNA结合蛋白、microRNA和其他分子组成,共同构成了一个复杂的调控系统[5]。
综上所述,基因4921524J17Rik作为一种假基因,为我们提供了研究基因家族进化和基因功能演变的机会。通过研究假基因,我们可以更好地理解基因的复制和丢失在动物基因组进化中的作用,以及基因功能演变的规律。此外,研究假基因还有助于我们深入理解基因调控网络和基因间相互作用,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
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/