Slc6a21,也称为溶质载体家族6成员21,是一种重要的蛋白质编码基因。Slc6a21属于溶质载体家族6(SLC6)的成员,该家族是一类负责物质转运的蛋白质,主要参与神经递质、氨基酸和其他小分子的跨膜转运。Slc6a21基因编码的蛋白质在细胞膜上形成转运通道,负责特定物质在细胞内外的转运,从而维持细胞内外环境的平衡和细胞功能的正常进行。Slc6a21基因的表达和功能与多种生物学过程密切相关,包括神经发育、细胞信号传导、物质代谢等。
在基因进化过程中,基因复制和基因丢失是常见的事件。基因复制后,两个副本基因通常会以相似的速度积累序列变化。然而,在某些情况下,序列变化的积累可能非常不均匀,其中一个副本基因与它的副本基因相比发生了显著的分化。这种现象称为“不对称进化”,并且在串联基因复制后比全基因组复制后更为常见,可以产生实质性的新基因[1]。因此,Slc6a21基因的进化可能受到这种不对称进化的影响,从而产生了具有不同功能和表达模式的副本基因。
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)通常发生在乳腺癌发病率高的家族中,与多种高、中、低渗透率的易感基因相关。家族连锁研究已经确定了高渗透率基因BRCA1、BRCA2、PTEN和TP53,这些基因负责遗传性综合征。此外,基于家族和人群的研究表明,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。全基因组关联研究(GWAS)在乳腺癌中揭示了与略微增加或减少乳腺癌风险相关的常见低渗透率等位基因。目前,仅在临床实践中广泛使用高渗透率基因。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含在遗传测试中。然而,在将多基因面板测试完全实施到临床工作流程之前,需要在临床管理中进一步研究中等和低风险变体的[2]。
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连接,并生成类似于复杂电路的分子网络图。为了系统地理解这种连接,需要开发描述电路的数学框架。从工程的角度来看,自然的方法是构建和分析构成网络的底层子模块。最近在测序和基因工程方面的实验进展使得这种通过设计和实施合成基因网络的方法成为可能,这些网络可以用于数学建模和定量分析。这些进展标志着基因电路学科的出现,它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有重要应用[3]。
基因敲除是一种常用的研究基因功能的方法,通过产生功能缺失的基因型来揭示基因的功能。基因敲除的最严重的表型后果是致死性。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。与其他基因型-表型关系一样,基因的必需性受背景效应的影响,并且可能因基因-基因相互作用而变化。特别是,对于某些必需基因,敲除引起的致死性可以通过非基因抑制因子得到挽救。这种“必需性的回避”(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,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相互作用得到挽救。在这里,我们回顾了揭示和理解基因必需性回避的历史和最新进展[4]。
综上所述,Slc6a21基因是一个重要的溶质载体基因,参与物质的跨膜转运,对细胞功能和生物学过程至关重要。Slc6a21基因的进化可能受到不对称进化的影响,产生了具有不同功能和表达模式的副本基因。此外,Slc6a21基因在乳腺癌和其他疾病中可能发挥重要作用,需要进一步研究以揭示其功能和临床应用潜力。通过基因调控网络的研究,可以更好地理解Slc6a21基因的功能和相互作用,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。同时,基因敲除和基因必需性回避的研究有助于深入理解基因的功能和基因型-表型关系,为基因功能的研究和疾病的治疗提供重要的理论和技术支持[5][6]。
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. Mateles, R I. . Gene fragments. In Bio/technology (Nature Publishing Company), 10, 456. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1368495/