基因2810004N23Rik是一种在哺乳动物基因组中发现的不编码蛋白的基因。它属于非编码RNA基因,这类基因在生物体内起着重要的调控作用,尽管它们不直接编码蛋白质。非编码RNA包括多种类型,如小RNA、长链非编码RNA和假基因等,它们通过多种机制参与基因表达的调控,如转录调控、剪接调控和翻译调控等。非编码RNA的发现和研究,为我们理解基因调控和生物发育提供了新的视角和思路。
在基因2810004N23Rik的研究中,我们可以发现一些有趣的规律。首先,基因复制和基因丢失是动物基因组进化过程中频繁发生的事件。基因复制后,两个副本基因通常会以大约相同的速率积累序列变化。但在某些情况下,序列变化的积累是不均匀的,一个副本基因会与其同源基因有显著差异。这种现象被称为“不对称进化”,在串联基因复制后比全基因组复制后更为常见,并可能生成全新的基因[1]。
此外,基因2810004N23Rik的研究也与癌症相关。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性病例。家族性乳腺癌(约30%的患者)通常与多个高、中、低渗透性的易感基因相关。家族连锁研究已经确定了高渗透性基因,如BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53,这些基因与遗传性综合征有关。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。全基因组关联研究(GWAS)在乳腺癌中揭示了与轻微增加或降低乳腺癌风险相关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纳入基因检测。然而,在将多基因面板测试完全纳入临床工作流程之前,还需要对中度风险和低风险变异的临床管理进行更多研究[2]。
此外,基因2810004N23Rik的研究还涉及到基因调控网络。基因调控网络是描述基因之间如何相互作用和调控的复杂系统。这些网络通过基因和蛋白质的相互连接,形成分子网络图,类似于复杂的电子电路。理解这些网络的连接性需要发展一个数学框架来描述其电路结构。从工程的角度来看,构建和分析构成网络的基本模块是通往这一框架的自然途径。最近,在测序和基因工程方面的实验进展使得这种方法成为可能,通过设计和实施适合数学建模和定量分析的合成基因网络。这些发展标志着基因电路学科的兴起,它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]。
在研究基因2810004N23Rik时,我们还发现基因敲除可以产生完全的失活基因型,是探索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,基因组中高达约四分之一的基因可以是必需的。与基因型-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,对于一些必需基因,由敲除引起的致死性可以通过非基因内抑制因子得到拯救。这种“必需性的绕过”(BOE)基因-基因相互作用是一种被忽视的遗传抑制类型。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相互作用得到绕过[4]。
综上所述,基因2810004N23Rik作为一种非编码RNA基因,在生物体内起着重要的调控作用。它参与了基因复制和丢失、癌症发生、基因调控网络和基因必需性的绕过等生物学过程。对基因2810004N23Rik的研究有助于我们深入理解基因调控和生物发育的机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略[1-4]。
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/