Ndufb11b,也称为NADH脱氢酶[泛醌]1β亚基11,是线粒体呼吸链中NADH脱氢酶复合体(复合体I)的一个组成部分。复合体I负责将NADH的电子传递给泛醌,从而产生质子梯度,推动ATP的合成。Ndufb11b的突变或功能缺失与多种疾病有关,包括Leigh综合症、线粒体肌病和神经退行性疾病。Ndufb11b的生物学功能和疾病关联性是当前研究的热点。
基因复制和基因丢失是动物基因组进化中的常见事件,这两个动态过程的平衡导致物种间基因数量的显著差异[1]。基因复制后,两个副本通常以相似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。这种“非对称进化”在串联基因复制后比全基因组复制后更常见,并且可以产生新的基因[1]。非对称进化在发育中的作用研究较少,但随着基因编辑技术的发展,这一领域正在迅速发展[1]。
乳腺癌是一种异质性疾病,大多数病例(约70%)被认为是散发的。家族性乳腺癌(约30%的患者),通常出现在乳腺癌发病率高的家族中,与多种高、中、低外显率的易感基因有关。家族连锁研究已鉴定出高外显率基因,如BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53,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),与中度的乳腺癌风险相关[2]。全基因组关联研究(GWAS)揭示了与乳腺癌风险略微升高或降低相关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括在遗传测试中。然而,在全面实施多基因面板测试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]。
工程基因回路是后基因组时代研究的一个重要焦点,旨在理解细胞现象如何从基因和蛋白质的连接性中产生。这种连接性生成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这种回路的数学框架。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实现这一框架的自然途径。测序和基因工程的最新进展使得设计、实施和数学建模合成基因网络成为可能,这些网络适用于定量分析。这些进展标志着基因回路学科的兴起,该学科提供了一个预测和评估细胞过程动态的框架。合成基因网络也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]。
理解基因型-表型关系是生物学中的核心追求。基因敲除产生完全的功能缺失基因型,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。与其他基因型-表型关系一样,基因必需性受背景效应的影响,并可能由于基因-基因相互作用而变化。特别是,对于某些必需基因,由于基因-基因相互作用,敲除导致的致死性可以被挽救。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显示,惊人地,裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe中近30%的必需基因的必需性可以通过BOE相互作用绕过。这里,我回顾了揭示和理解必需性绕过的历史和最新进展[4]。
基因调控网络是细胞生物学中一个重要而复杂的领域。它们由一系列相互作用和调节基因表达和功能的分子组成。基因调控网络通过信号转导途径、转录因子、非编码RNA和表观遗传机制等相互连接。了解基因调控网络的结构和功能对于理解细胞如何响应外部信号和内部变化以及如何维持稳态至关重要。基因调控网络的失调与多种疾病有关,包括癌症、神经退行性疾病和代谢疾病。研究基因调控网络有助于开发新的治疗策略,以恢复或调节这些网络的正常功能,从而治疗相关疾病[5]。
PlantCARE是一个数据库,包含植物顺式作用调控元件、增强子和抑制子。调控元件通过位置矩阵、共有序列和特定启动子序列上的单个位点来表示。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,并补充了越来越多的计算机预测数据。除了对特定转录因子位点的通用描述外,还提供了对实验证据的置信度、功能信息和在启动子上的位置的描述。已经实现了新功能,用于在查询序列中搜索植物顺式作用调控元件。此外,现在还提供了到新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,并在编辑后添加到数据库中。PlantCARE关系数据库可通过万维网获得[6]。
基因片段是基因序列的一部分,它们在基因表达和调控中发挥着重要作用。基因片段可以通过多种方式产生,包括基因复制、基因重排和基因突变。基因片段可以编码蛋白质的一部分,也可以包含非编码RNA。基因片段的功能可以包括转录调控、剪接调控和蛋白质翻译后修饰等。研究基因片段有助于深入理解基因表达和调控的机制,以及它们在疾病发生中的作用[7]。
植物依赖于其免疫系统来抵御病原体,如细菌、真菌、病毒和昆虫。抗性基因(R基因)是植物免疫系统中的关键组成部分,它们编码NLR(核苷酸结合位点-富含亮氨酸重复)蛋白,这些蛋白可以识别病原体相关分子模式(PAMPs)或效应蛋白,从而触发免疫反应。抗性基因依赖的植物防御反应涉及多种信号转导途径和免疫相关基因的表达。这些防御反应包括局部和系统免疫反应,以及细胞死亡和抗病性相关基因的表达。研究抗性基因依赖的植物防御反应有助于开发新的抗病策略,以保护作物免受病原体的侵害[8]。
MHC(主要组织相容性复合体)基因表达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系统中的作用是展示抗原肽,以便T细胞可以识别和清除病原体。MHC基因表达受多种转录因子和表观遗传机制的控制。研究MHC基因表达的调控有助于理解免疫系统如何识别和清除病原体,以及如何开发新的免疫疗法来治疗疾病[9]。
基因的定义是生物学中的一个基本概念,它指的是编码生物体遗传信息的基本单位。基因可以编码蛋白质或RNA分子,它们在细胞功能和生物体发育中发挥着重要作用。基因可以通过基因复制、基因重排和基因突变等方式进化。研究基因的定义和进化有助于我们理解生物体的遗传和进化机制,以及它们在疾病发生中的作用[10]。
综上所述,Ndufb11b是线粒体呼吸链中NADH脱氢酶复合体(复合体I)的一个组成部分,负责将NADH的电子传递给泛醌,从而产生质子梯度,推动ATP的合成。Ndufb11b的突变或功能缺失与多种疾病有关,包括Leigh综合症、线粒体肌病和神经退行性疾病。基因复制和基因丢失是动物基因组进化中的常见事件,这两个动态过程的平衡导致物种间基因数量的显著差异。非对称进化在发育中的作用研究较少,但随着基因编辑技术的发展,这一领域正在迅速发展。乳腺癌是一种异质性疾病,大多数病例(约70%)被认为是散发的。家族性乳腺癌(约30%的患者),通常出现在乳腺癌发病率高的家族中,与多种高、中、低外显率的易感基因有关。工程基因回路是后基因组时代研究的一个重要焦点,旨在理解细胞现象如何从基因和蛋白质的连接性中产生。理解基因型-表型关系是生物学中的核心追求。基因调控网络是细胞生物学中一个重要而复杂的领域。PlantCARE是一个数据库,包含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,它们在基因表达和调控中发挥着重要作用。植物依赖于其免疫系统来抵御病原体,如细菌、真菌、病毒和昆虫。MHC(主要组织相容性复合体)基因表达调控是免疫学中的一个重要领域。基因的定义是生物学中的一个基本概念,它指的是编码生物体遗传信息的基本单位。
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/