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研究人员解开Hox基因的秘密

从蚂蚁到人类的每一种动物都在其基因组中包含称为Hox基因的DNA片段。身体的建筑师,这些基因是身体蓝图的守护者;它们决定了胚胎如何成长为成年人,包括发育中的动物将其头部,腿部和其他身体部位放在哪里。

科学家长期以来一直在寻找解释Hox基因如何创建这个人体图的方法;解码我们如何构建身体的关键。

北京赛车pk10开奖现在,来自西班牙塞维利亚的Pablo de Olavide大学的哥伦比亚大学和西班牙国家研究委员会(CSIC)的国际研究小组发现了一个这样的关键:一种可以系统地确定每个Hox基因在发展中的作用的方法。果蝇。他们最近在Nature Communications报道的结果为研究人员提供了一条新的道路,希望能够理解一个混乱和精确的平等过程,这对于理解生长和发育以及衰老和疾病至关重要。

“包含数千个基因和数百万个DNA字母的基因组是有史以来最复杂的代码,”哥伦比亚大学Mortimer B。 Zuckerman思维脑行为研究所首席研究员,该论文的共同资深作者Richard Mann博士说。 。“解密这段代码已经证明是如此困难,因为进化论在几十万年的时间里开始编写它。今天的研究提供了破解代码的关键,使我们比以往更加接近理解Hox基因如何构建健康的身体,或者如何这个过程在疾病中被打乱了。“

Hox基因很古老;它们可以在所有动物物种中找到。即使是原始的水母也有它们。每种类型的生物都具有这些基因的不同组合。果蝇有8个Hox基因,而人类有39个。

这些基因通过产生称为转录因子的特殊蛋白质起作用,这些蛋白质与称为Hox辅助因子的类似蛋白质结合,与不同的DNA片段结合,并在恰当的时间打开和关闭许多其他基因 - 一种微观比例的Rube Goldberg机器。

“因为这些基因错综复杂地参与了发育的许多方面,所以已经证明隔离单个Hox基因并追踪它们随时间推移的活动具有极大的挑战性,”Centro AndaluzdeBiologíadel的首席研究员James Castelli-GairHombría博士说。在Pablo de Olavide大学的Desarrollo和该论文的共同资深作者。“我们有这个难以置信的复杂方程式来解决,但有太多未知因素可以取得重大进展。”

最近,Hombría博士和他的团队有点运气。在研究正在发育的果蝇中的遗传活动时,他们偶然发现了一小块调节DNA,称为vvI1 + 2,它具有不寻常的 - 令人惊讶的 - 属性。虽然它在果蝇整个发育体内的细胞中都很活跃,但它似乎受到所有果蝇的八个Hox基因的调控。

“整个正在发育的果蝇中vvI1 + 2 DNA片段无处不在,加上每个Hox基因接触它的事实,使其成为研究Hox基因家族的理想系统,”CarlosSánchez-Higueras博士说。 ,Hombría实验室的博士后研究员和论文的第一作者。“在这片DNA中,我们有了完美的工具;我们现在可以设计一种方法来系统地操纵vvI1 + 2活性,看看每个Hox基因是如何起作用的。”

首先,Sánchez-Higueras博士与哥伦比亚大学扎克曼研究所的Mann博士合作,使用了一种名为No Read Left Behind或NRLB的复杂计算机算法。NRLB最近由他的实验室Mann博士和他的合作者开发,包括哥伦比亚系统生物学教授Harmen Bussemaker博士。这种强大的算法精确定位了转录因子与一段DNA结合的位置,即使这些结合位点非常弱且难以捕获。在这项研究中,研究人员专注于与vvI1 + 2结合的Hox转录因子和Hox辅因子。

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