Pnma8b,全称Parathyroid hormone-like hormone (PTHLH)相关神经内分泌腺瘤8b,是一种在生物医学领域具有重要研究价值的基因。它编码的蛋白在神经内分泌腺瘤的形成和发展中发挥着重要作用,尤其是在甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)的信号传导中。PTHrP是一种重要的生长因子,它在骨骼发育、乳腺肿瘤发生以及某些类型的癌症中起着关键作用。Pnma8b的突变或异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关。
在进化过程中,基因的复制和丢失是动物基因组中频繁发生的事件,这两种动态过程的平衡导致了不同物种间基因数量的显著差异。基因复制后,通常两个基因副本会以大致相同的速度积累序列变化。然而,在某些情况下,序列变化的积累却非常不均匀,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”现象在串联基因复制后比在全基因组复制后更为常见,并可以产生新的基因。例如,在蛾类、软体动物和哺乳动物的复制的同源异形基因中,非对称进化导致了新的同源异形基因的形成,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%)被认为是散发性的。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,与多种高、中、低渗透性易感基因相关。家系连锁研究已经确定了高渗透性基因BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53,这些基因负责遗传性综合征。此外,基于家系和人群的方法表明,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)揭示了许多与略微增加或降低乳腺癌风险的常见低渗透性等位基因。目前,只有高渗透性基因在临床实践中被广泛使用。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被纳入遗传检测中。然而,在将多基因面板测试完全实施到临床工作流程之前,需要对中度和低风险变异的临床管理进行进一步的研究。在这篇综述中,我们重点介绍了家族性乳腺癌风险的不同组成部分[2]。
基因电路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性中产生的。这种连接性产生了类似于复杂电路的分子网络图,为了系统地理解,需要开发一个描述电路的数学框架。从工程学的角度来看,构建和分析构成网络的底层子模块是通往这种框架的自然途径。最近,在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电路学科的兴起,该学科为预测和评估细胞过程的动态提供了一个框架。合成基因网络还将导致细胞控制的新逻辑形式,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]。
基因敲除可以产生完全失去功能的基因型,是探测基因功能的一种常用方法。基因敲除的最严重的表型后果是致死性。具有致死性基因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,基因组中大约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,并且可能由于基因-基因相互作用而发生变化。特别是,对于某些必需基因,敲除引起的致死性可以通过基因间抑制来挽救。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必需性绕过历史和最近进展的发现[4]。
基因调控网络是细胞生物学中的一个重要概念,它描述了基因和蛋白质之间的相互作用,这些相互作用共同调节基因的表达和蛋白质的产生。基因调控网络在细胞分化、发育、代谢和疾病发生等多种生物学过程中发挥着关键作用。例如,在乳腺癌中,BRCA1和BRCA2等基因的突变会导致基因调控网络的紊乱,从而增加乳腺癌的风险[2]。此外,基因调控网络的研究还可以帮助我们更好地理解细胞内的信号传导和代谢途径,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略[5]。
PlantCARE是一个植物顺式作用调控元件数据库,它包含了增强子和抑制子等调控元件的信息。这些调控元件通过位置矩阵、一致性序列和特定启动子序列上的单个位点来表示。PlantCARE数据库提供了与EMBL、TRANSFAC和MEDLINE数据库的链接,以便于进一步的研究和分析。此外,PlantCARE还提供了一种新的聚类和基序搜索方法,用于研究共表达基因的聚类。PlantCARE数据库对于研究植物基因调控网络和信号传导途径具有重要意义[6]。
基因片段是基因序列中的一部分,它们可以包含基因的功能域或调控元件。基因片段的研究可以帮助我们更好地理解基因的功能和调控机制。例如,通过研究基因片段的序列变化,我们可以了解基因在进化过程中的变化和适应性。此外,基因片段还可以用于基因工程和合成生物学,以设计和构建新的基因网络和功能模块[7]。
植物抗病基因相关植物防御反应是植物免疫学研究中的一个重要领域。植物抗病基因编码的蛋白质可以识别病原体相关分子模式(PAMPs)或效应蛋白,并激活植物的防御反应。例如,植物抗病基因NPR1可以激活植物的系统性获得性抗性(SAR),从而提高植物对病原体的抗性[8]。
MHC基因表达调控是免疫学研究中的一个重要领域。MHC基因编码的蛋白质在抗原呈递和免疫应答中发挥着关键作用。例如,MHC I类基因的表达受多种转录因子的调控,包括H-2RIIBP/RXR beta、NK kappa B、I-kappa B、hXBP-1和NF-Y等。这些转录因子与MHC I类基因启动子相互作用,调节其表达水平。MHC基因表达调控的研究有助于我们更好地理解免疫系统的功能和疾病的发生机制[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。基因可以编码蛋白质或RNA,它们在细胞的生长、发育和功能中发挥着重要作用。例如,BRCA1和BRCA2基因编码的蛋白质在DNA修复和细胞周期调控中发挥着关键作用,它们的突变会导致乳腺癌和卵巢癌的风险增加[2]。基因的定义和研究对于理解遗传信息、基因功能和疾病的发生机制具有重要意义[10]。
综上所述,Pnma8b是一种在生物医学领域具有重要研究价值的基因,其编码的蛋白在神经内分泌腺瘤的形成和发展中发挥着重要作用。Pnma8b的突变或异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关。此外,基因的复制、丢失和进化过程也影响着基因的功能和表达。基因调控网络、基因电路和基因片段等概念为我们研究基因的功能和调控机制提供了重要的工具和框架。基因片段的研究可以帮助我们更好地理解基因在进化过程中的变化和适应性,而基因调控网络和基因电路的研究则有助于我们更好地理解细胞内的信号传导和代谢途径。植物抗病基因相关植物防御反应、MHC基因表达调控和基因的定义等概念则为我们研究植物免疫系统和免疫系统功能提供了重要的理论基础和工具。这些研究成果对于我们深入理解基因的功能、调控机制和疾病的发生机制具有重要意义,并为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。
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/
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/