基因4930596D02Rik,也被称为Rik(基因),是一个在哺乳动物基因组中发现的新基因。它是一个由基因复制事件产生的基因,与其他基因相比,它在序列和功能上发生了显著变化。基因复制是动物基因组进化中频繁发生的事件,它为新基因的产生和功能分化提供了机会。然而,基因复制后的序列变化通常是不对称的,即一个基因副本会经历更快的进化,而另一个则保持相对稳定。这种现象被称为“不对称进化”,在基因复制后的进化中很常见,尤其是在串联复制事件后。不对称进化可以产生新的基因,这些新基因可能会被招募到新的发育功能中[1]。
在人类疾病研究中,基因与疾病之间的关系是一个重要的研究领域。乳腺癌是一种异质性很强的疾病,大多数病例被认为是散发的,但约有30%的患者具有家族性乳腺癌,这通常与遗传相关。已经发现了一些高、中、低渗透性易感基因与家族性乳腺癌相关。例如,BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53等高渗透性基因与遗传综合征有关。此外,还发现了一些与DNA修复相关的基因,如CHEK2、ATM、BRIP1、PALB2和RAD51C,它们与乳腺癌的风险相关。全基因组关联研究(GWAS)还揭示了与乳腺癌风险略增或略降相关的常见低渗透性等位基因。随着新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检测中[2]。
基因工程和基因调控网络的研究对于理解基因功能至关重要。基因电路是细胞现象的基础,由基因和蛋白质的连接产生。这种连接构成了类似于复杂电子电路的分子网络图,系统性地理解这些电路需要发展一个描述电路连接的数学框架。通过构建和合成基因网络,可以对这些网络进行数学建模和定量分析。这些发展标志着基因电路学科的出现,该学科为预测和评估细胞过程的动态提供了一个框架。合成基因网络也将导致细胞控制的新逻辑形式,这些形式在功能基因组学、纳米技术和基因及细胞治疗中具有重要应用[3]。
基因敲除是研究基因功能的重要方法。基因敲除会产生完全的功能丧失表型,对于某些基因来说,这种敲除会导致致命的表型。这些基因被称为必需基因。基因组范围的敲除分析表明,基因组中大约有四分之一的基因可能是必需的。基因必需性受背景效应和基因间相互作用的影响。对于某些必需基因,由敲除引起的致命性可以通过外基因抑制因子得到挽救,这种现象被称为“必需基因的绕过”(BOE)。最近的研究表明,在裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe中,近30%的必需基因的必需性可以通过BOE相互作用得到绕过[4]。
综上所述,基因4930596D02Rik是一个在哺乳动物基因组中发现的基因,它可能经历了不对称进化,并可能具有新的功能。基因复制和不对称进化是动物基因组进化的关键事件,它们为新基因的产生和功能分化提供了机会。基因与疾病之间的关系、基因工程、基因调控网络和基因必需性的研究对于理解基因功能至关重要。基因敲除和必需基因的绕过是研究基因功能的重要方法。未来,随着测序技术的发展,预计所有家族性乳腺癌基因都将被纳入遗传检测中,这将有助于更好地理解基因与疾病之间的关系。
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/