D430041D05Rik是一个非编码RNA基因,属于假基因家族。假基因是基因家族中失去功能或部分功能的成员,它们通常是由于基因复制事件产生的。在进化过程中,基因复制是动物基因组中常见的现象,它可以导致基因家族的成员在序列和功能上发生分化。在某些情况下,这种分化是不对称的,即一个基因副本在序列上发生了显著变化,而另一个则保持相对稳定。这种现象称为“非对称进化”,在串联基因复制后更为常见,并且可以产生具有新功能的基因。
在基因家族中,D430041D05Rik可能是一个非功能性基因副本,其序列与原始基因有所差异。这种差异可能是由自然选择压力造成的,使得原始基因能够适应特定的生物学功能,而D430041D05Rik则因为某些突变而失去了这些功能。然而,非编码RNA基因,即使是假基因,也可能具有生物学功能,例如通过与其他基因相互作用来调控基因表达。
基因复制和基因丢失是动物基因组进化中的重要事件,它们之间的平衡对于物种之间基因数量的差异起着重要作用。基因复制后,两个副本通常会以相似的速度积累序列变化。然而,在某些情况下,一个副本会从其同源基因中显著分化出来,这种现象被称为“非对称进化”。非对称进化在串联基因复制后更为常见,并且可以产生具有新功能的基因。例如,在蛾、软体动物和哺乳动物中,非对称进化的例子导致了新的同源框基因的产生,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,大多数乳腺癌病例(约70%)被认为是散发的。家族性乳腺癌(约30%的患者),通常见于乳腺癌发病率高的家族,已与许多高、中、低渗透率的易感基因相关。家族连锁研究已确定了BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53等高渗透率基因,这些基因负责遗传性综合征。此外,基于家族和人群的方法表明,参与DNA修复的基因,如CHEK2、ATM、BRIP1(FANCJ)、PALB2(FANCN)和RAD51C(FANCO),与中度乳腺癌风险相关。乳腺癌的全基因组关联研究(GWAS)揭示了与略微增加或降低乳腺癌风险相关的常见低渗透率等位基因。目前,只有高渗透率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包含在遗传测试中。然而,在多基因面板测试完全实施到临床工作流程之前,需要进一步研究临床管理中中度和低风险变异的问题[2]。
基因工程领域的发展使得构建和分析合成基因网络成为可能,这些网络可以用来预测和评估细胞过程的动力学。合成基因网络可以产生新的逻辑形式,从而实现对细胞功能的精确控制,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,它会导致特定基因功能的完全丧失。在某些情况下,基因敲除会导致细胞死亡,这些基因被称为必需基因。然而,对于一些必需基因,敲除导致的细胞死亡可以通过基因间的相互作用来挽救,这种现象被称为“必需基因的规避”。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基因间的相互作用来规避[4]。
基因调控网络是细胞内基因和蛋白质相互作用形成的复杂网络,它们决定了基因的表达模式和细胞的行为。对基因调控网络的深入理解将有助于揭示细胞如何响应环境变化和发育信号[5]。
PlantCARE是一个数据库,包含了植物顺式作用调控元件、增强子和抑制子。该数据库提供了关于这些元件的位置矩阵、保守序列和特定启动子序列上的单个位点信息。PlantCARE还提供了与EMBL、TRANSFAC和MEDLINE数据库的链接,以及用于在计算机上分析启动子序列的工具[6]。
基因片段是基因序列的一部分,它们可能包含基因的功能性部分,也可能不包含。基因片段的研究有助于理解基因的结构和功能,以及它们在进化过程中的变化[7]。
植物的抗病反应依赖于抗性基因的存在。这些基因可以识别病原体的分子模式,并激活防御机制,以抑制病原体的生长和扩散[8]。
MHC基因的表达受到多种转录因子的调控,这些转录因子与MHC基因的启动子区域相互作用,影响其转录水平。对MHC基因表达调控的研究有助于理解免疫系统的功能和疾病的发生机制[9]。
基因的定义在科学界一直存在争议。基因是指编码蛋白质或RNA分子的DNA序列,它们通过遗传方式传递给后代。然而,随着分子生物学的发展,基因的概念也在不断演变[10]。
综上所述,D430041D05Rik是一个假基因,它可能在基因家族的进化过程中失去了功能。非编码RNA基因,即使是假基因,也可能具有生物学功能。基因复制和基因丢失是动物基因组进化中的重要事件,它们之间的平衡对于物种之间基因数量的差异起着重要作用。基因复制后,两个副本通常会以相似的速度积累序列变化。然而,在某些情况下,一个副本会从其同源基因中显著分化出来,这种现象被称为“非对称进化”。非对称进化在串联基因复制后更为常见,并且可以产生具有新功能的基因。乳腺癌是一种异质性疾病,大多数乳腺癌病例被认为是散发的。家族性乳腺癌通常见于乳腺癌发病率高的家族,已与许多高、中、低渗透率的易感基因相关。基因工程领域的发展使得构建和分析合成基因网络成为可能,这些网络可以用来预测和评估细胞过程的动力学。基因敲除是一种常用的方法,用于研究基因功能,它会导致特定基因功能的完全丧失。在某些情况下,基因敲除会导致细胞死亡,这些基因被称为必需基因。然而,对于一些必需基因,敲除导致的细胞死亡可以通过基因间的相互作用来挽救,这种现象被称为“必需基因的规避”。基因调控网络是细胞内基因和蛋白质相互作用形成的复杂网络,它们决定了基因的表达模式和细胞的行为。PlantCARE是一个数据库,包含了植物顺式作用调控元件、增强子和抑制子。基因片段是基因序列的一部分,它们可能包含基因的功能性部分,也可能不包含。植物的抗病反应依赖于抗性基因的存在。MHC基因的表达受到多种转录因子的调控。基因的定义在科学界一直存在争议。基因是指编码蛋白质或RNA分子的DNA序列,它们通过遗传方式传递给后代。然而,随着分子生物学的发展,基因的概念也在不断演变。
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. Lescot, Magali, Déhais, Patrice, Thijs, Gert, Rouzé, Pierre, Rombauts, Stephane. . PlantCARE, a database of plant cis-acting regulatory elements and a portal to tools for in silico analysis of promoter sequences. In Nucleic acids research, 30, 325-7. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11752327/
7. Mateles, R I. . Gene fragments. In Bio/technology (Nature Publishing Company), 10, 456. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1368495/
8. 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/
9. 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/
10. Epp, C D. . Definition of a gene. In Nature, 389, 537. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9335484/