Or4c104是一个位于人类嗅觉受体基因家族中的基因,属于G蛋白偶联受体(GPCR)超家族。这些受体在嗅觉信号传导中起着关键作用,它们通过与挥发性化学物质的结合,将嗅觉信号传递到大脑,从而产生嗅觉。Or4c104基因编码的蛋白是一种嗅觉受体,它能够识别特定的气味分子,并将其转化为神经信号。嗅觉受体基因的多样性使得人类能够感知并区分大量的气味。
基因复制和基因丢失是动物基因组进化中的常见事件,这些动态过程的平衡导致了物种之间基因数量的显著差异。在基因复制后,通常两个基因副本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,一个副本会从其同源基因中显著分化出来。这种“非对称进化”似乎在串联基因复制后比在整个基因组复制后更为常见,并能够产生实质上全新的基因[1]。Or4c104基因可能就是通过这种非对称进化过程产生的一个新基因,它可能已经被招募到新的发育功能中。
乳腺癌是一种异质性疾病,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,与一系列高、中、低外显率的易感基因相关。家族连锁研究已经确定了高外显率基因,如BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53,它们负责遗传综合征。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),与中等乳腺癌风险相关。乳腺癌的全基因组关联研究(GWAS)揭示了与乳腺癌风险略有增加或减少的常见低外显率等位基因。目前,只有高外显率基因在临床实践中被广泛使用。由于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括在基因检测中。然而,在将多基因面板测试完全纳入临床工作流程之前,需要进一步研究中等和低风险变体的临床管理[2]。
工程基因回路是后基因组时代研究的一个中心焦点,旨在理解细胞现象如何从基因和蛋白质的连接性中产生。这种连接性产生了类似于复杂电气回路的分子网络图,系统性的理解需要开发描述电路的数学框架。从工程学的角度来看,自然通往这种框架的道路是通过构建和分析构成网络的底层子模块。最近,测序和基因工程方面的实验进展使得通过设计和实施易于数学建模和定量分析的合成基因网络来实现这种方法成为可能。这些发展标志着基因回路学科的兴起,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,这可能在功能基因组学、纳米技术和基因与细胞治疗中具有重要作用[3]。
基因敲除产生完全的功能丧失基因型,是探测基因功能的一种常用方法。基因敲除的最严重表型后果是致死性。具有致死性敲除表型的基因被称为必需基因。基于酵母的全基因组敲除分析表明,基因组中高达四分之一的基因可能是必需的。像其他基因型-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,由敲除引起的致死性可以通过外基因抑制因子来挽救。这种“必需性绕过”(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。最近的一项系统分析表明,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相互作用来绕过。在这里,我回顾了揭示和理解基因必需性绕过的历史和最近进展[4]。
基因调控网络是细胞内基因表达和调控的复杂系统。这些网络由多个基因和它们的调控因子组成,它们相互作用以调节基因表达的模式和水平。基因调控网络在决定细胞命运、维持细胞功能和响应环境变化方面发挥着关键作用。例如,在发育过程中,基因调控网络指导细胞分化成不同类型的细胞,并在整个生命周期中维持组织稳态。此外,基因调控网络还参与对环境刺激的响应,如应激、感染和激素信号,以适应细胞外条件的变化。对基因调控网络的研究有助于深入了解基因表达和调控的机制,并为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略[5]。
植物CARE是一个植物顺式作用调控元件数据库,包括增强子和抑制子。调控元件由位置矩阵、共序序列和特定启动子序列上的单个位点表示。当可用时,提供到EMBL、TRANSFAC和MEDLINE数据库的链接。关于转录位点的数据主要从文献中提取,并辅以越来越多的计算机预测数据。除了对特定转录因子位点的描述外,还提供了对实验证据的置信水平、功能信息和在启动子上的位置。为了在查询序列中搜索植物顺式作用调控元件,已经实现了新功能。此外,现在还提供了到新的聚类和基序搜索方法的链接,以研究共表达基因簇。新的调控元件可以自动发送,并在经过审查后添加到数据库中。植物CARE关系数据库可通过万维网在http://sphinx.rug.ac.be:8080/PlantCARE/上获得[6]。
基因片段是基因的一部分,可能包含基因的功能性部分或非功能性部分。基因片段可以通过基因工程方法产生,用于研究基因的功能和调控机制。例如,通过克隆和表达基因片段,可以研究特定蛋白质的结构和功能。此外,基因片段还可以用于开发基因治疗策略,通过替换或修复受损的基因片段来治疗遗传性疾病。基因片段的研究有助于深入了解基因的结构和功能,并为基因工程和基因治疗提供新的工具和方法[7]。
植物依赖抗性基因的防御反应是植物免疫系统的重要组成部分。这些反应由抗性基因(R基因)介导,R基因编码的蛋白质能够识别病原体的效应因子,并触发一系列防御反应,包括细胞壁加固、抗微生物物质的产生和程序性细胞死亡。依赖抗性基因的防御反应对于植物抵御病原体攻击至关重要,并在植物免疫系统中发挥着关键作用。对依赖抗性基因的防御反应的研究有助于深入了解植物免疫系统的机制,并为开发新的抗病策略提供理论依据[8]。
MHC基因表达的调控是免疫学中的一个重要领域。MHC基因编码的分子在免疫应答中发挥着关键作用,它们参与抗原的呈递和免疫细胞之间的相互作用。MHC基因表达的调控机制包括转录因子、DNA结合蛋白和信号转导途径的相互作用。这些调控机制确保MHC基因在适当的细胞类型和适当的时机表达,以维持免疫系统的正常功能。对MHC基因表达的调控机制的研究有助于深入了解免疫应答的调节和疾病的发生机制[9]。
基因的定义是生物学中的一个基本概念,它描述了遗传信息的单位。基因通常被认为是一段DNA序列,它编码了蛋白质或RNA分子,这些分子在细胞内发挥着各种功能。基因的定义经历了不断的演变和改进,以适应新的生物学发现和技术进展。随着基因组学的发展,基因的定义已经扩展到包括非编码RNA基因和基因调控区域。对基因的定义的研究有助于深入了解遗传信息的结构和功能,并为基因组学和遗传学的研究提供基础[10]。
综上所述,Or4c104是一个重要的嗅觉受体基因,它通过非对称进化过程产生,并可能被招募到新的发育功能中。Or4c104基因在嗅觉信号传导中发挥着关键作用,它能够识别特定的气味分子,并将其转化为神经信号。此外,Or4c104基因的研究还与乳腺癌、基因回路、基因必需性绕过、基因调控网络、植物顺式作用调控元件、基因片段、植物依赖抗性基因的防御反应、MHC基因表达的调控和基因的定义等相关。这些研究有助于深入了解基因的结构和功能,以及它们在生物学过程和疾病发生中的作用。
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/