來自Ludwig癌癥研究所的研究人員揭示了一種現(xiàn)象，其有可能改變?nèi)藗冴P(guān)于基因組如何表達(dá)從而生成及維持哺乳動物生命的一個普遍觀點(diǎn)。這篇發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志上的論文，幫助解釋了為何基因相同的動物有時在生物學(xué)和外形上會如此的不同，以及為何由共同的一組異常基因引起的一些遺傳疾病在不同個體身上疾病嚴(yán)重程度顯示如此大的差異。
“我們捕獲了此前從未描述過的、基因表達(dá)水平的固有隨機(jī)性——其持續(xù)存在于整個發(fā)育時期并進(jìn)入到成年期，”瑞典Ludwig癌癥研究所和Karolinska學(xué)院的Rickard Sandberg說。采用Sandberg實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種強(qiáng)有力的新技術(shù)分析單細(xì)胞中整體的基因表達(dá)，從而生成了這一研究發(fā)現(xiàn)。
除了性染色體上的一組基因，每個哺乳動物都從它的雙親那里繼承了每個基因的兩個副本，一個來自母體，一個來自父體。這些成對的基因被稱作“等位基因”（allele），并且等位基因與它們的基因組同胞之間往往存在顯著的差異，從而導(dǎo)致了大量的人類和動物多樣性。然而，長期以來并不清楚在所有特定的細(xì)胞或生物體中每對等位基因是否均等表達(dá)，或是一個等位基因優(yōu)于另一個。當(dāng)前的研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠基因組編碼的所有等位基因中，有12-24%的只表達(dá)一個等位基因。此外，細(xì)胞之間表達(dá)等位基因的選擇隨機(jī)變化，在它們的整個生命過程中在兩個選項(xiàng)之間頻繁地切換。生物學(xué)家們通常認(rèn)為，除了少數(shù)的例外——那些性決定基因，所有染色體上的大多數(shù)的等位基因都是均等表達(dá)。他們也早就知道“印記”基因是一個例外。但這樣的基因只占總數(shù)的1%。“我們發(fā)現(xiàn)那些并非是印記基因的基因，大約每5對等位基因中就有一對一次只隨機(jī)和動態(tài)地表達(dá)一個等位基因。如果一個等位基因正在表達(dá)，而另一個卻不知道。兩者之間就會失去協(xié)調(diào)，”Sandberg說。
這在某種程度上解釋了為何雙胞胎——幾乎*相同的基因組的產(chǎn)物——彼此之間會在外貌和疾病傾向上顯示顯著的差異。畢竟，生物是由細(xì)胞構(gòu)成，每個細(xì)胞都是表達(dá)基因的產(chǎn)物。動態(tài)和隨機(jī)的等位基因表達(dá)導(dǎo)致了一些性狀的差異混雜，甚至是基因*相同的個體。
這一研究發(fā)現(xiàn)對于我們了解諸如神經(jīng)纖維瘤等一些遺傳性疾病也具有重要的影響。神經(jīng)纖維瘤是一種以非癌性神經(jīng)腫瘤全身增殖為特征的疼痛性疾病。共同具有致病突變的人們受這一疾病影響的程度顯示出極大的差異，這是長期以來的一個謎題。等位基因表達(dá)的這種固有的隨機(jī)性有可能幫助導(dǎo)致了這一疾病以及其他疾病的這些差異。