基因4930444P10Rik是一种在哺乳动物基因组中发现的基因,它属于假基因家族。假基因是指那些与功能性基因序列相似,但由于突变或基因重组而丧失了编码功能的基因副本。在基因复制和基因丢失的进化过程中,假基因可能积累大量的序列变化,其中一些变化可能导致假基因重新获得功能,或者在特定条件下发挥作用。
在进化生物学中,基因复制是一个重要的过程,它可以为生物体提供额外的遗传材料,从而为新功能的演化提供基础。在基因复制之后,两个副本(即同源基因)通常会以大致相同的速率积累序列变化。然而,在某些情况下,这种变化是不对称的,其中一个副本会从它的同源基因中显著分化出来。这种现象被称为“不对称进化”,在串联基因复制后比在全基因组复制后更为常见。这种不对称进化可以产生全新的基因,这些基因可能被招募到新的发育角色中[1]。
在乳腺癌等疾病中,基因的功能和表达模式与疾病的发生和进展密切相关。乳腺癌是一种异质性疾病,其中大多数病例(约70%)被认为是散发的,而家族性乳腺癌(约30%的患者)通常在乳腺癌发病率高的家族中观察到,并已与多种高、中、低渗透性的易感基因相关联。例如,家族连锁研究已确定了BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53等高渗透性基因,这些基因负责遗传综合征。此外,基于家族和人群的研究表明,涉及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[2]。
基因调控网络是细胞内基因表达和调控的核心机制,它通过基因与蛋白质之间的相互作用,形成复杂的分子网络。这种网络类似于复杂的电子电路,需要通过数学框架来描述其连接性。基因电路工程是后基因组时代研究的一个关键领域,它涉及构建和分析合成基因网络,这些网络可以用于数学建模和定量分析。合成基因网络不仅有助于预测和评估细胞过程的动力学,而且还能产生新的细胞控制逻辑形式,这些形式在功能基因组学、纳米技术和基因治疗等领域具有重要应用前景[3]。
基因敲除是一种常用的基因功能研究方法,它通过基因突变导致特定基因功能的完全丧失。基因敲除导致的最严重的表型后果是致死性,这些基因被称为必需基因。在裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe的全基因组敲除分析中,大约四分之一的基因被认为是必需的。基因必需性受背景效应和基因-基因相互作用的影响。对于一些必需基因,通过非基因抑制物可以拯救由敲除引起的致死性。这种“必需基因绕过”(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。最近的研究表明,裂殖酵母中近30%的必需基因的必需性可以通过BOE相互作用绕过[4]。
综上所述,基因4930444P10Rik作为假基因家族的一员,可能通过不对称进化获得新的功能,或者在特定条件下发挥作用。它在基因复制和基因丢失的进化过程中发挥着重要作用,并且可能参与基因调控网络和基因敲除等生物学过程。进一步研究基因4930444P10Rik的功能和表达模式,有助于我们深入理解基因进化和生物学过程的机制,并为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
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/