基因新闻 第127页

2018年8月4日 讯 /生物谷BIOON/ –日前，一项刊登在国际杂志BMC Cancer上的研究报告中，来自维拉诺瓦大学的科学家们通过研究发现，此前一种被认为特征并不明显的基因或许与乳腺癌的发生直接相关。

图片来源：energy4ever.org

过去8年时间里，研究人员一直在对一种名为ZC3H8（Fliz1）的基因进行研究。研究人员和肿瘤学家想通过研究来阐明基因如何影响癌症的发育和进展，当他们对癌症中单一基因进行研究时，他们发现，这种基因要么会促进癌症进展，要么会抑制癌症进展，研究者发现，Fliz1基因能够促进癌症恶性行为的产生，然而这或许才是这个过程的开始。

研究者Knepper说道，在对医疗领域的影响上，这或许只是第一步，人类机体中有超过2万个基因，其中仅有70个基因能用来评估患者乳腺癌的预后，然而我们并不是肿瘤学家，但我们可以肯定地看到，未来临床医生将能够在乳腺癌的诊断过程中更好地识别具有破坏性的基因。

Fliz1基因是一个非常必要的基因，细胞没有该基因就无法生存，研究小组一直在采用多种检测手段来确定蛋白质序列改变所诱发的细胞效应，这就类似于调整扬声器的音量，研究人员想知道到底达到什么程度才会对细胞产生损伤。John Schmidt博士说道，我们认为这是一项具有里程碑意义的研究，目前我们并未完全掌握这种蛋白的作用机制，但其将成为我们后期研究的一个重点，而且其也能为我们开展更加深入的分子生物学研究提供新的思路。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

John A. Schmidt, Keith G. Danielson, Emily R. Duffner,et al. Regulation of the oncogenic phenotype by the nuclear body protein ZC3H8. BMC Cancer (2018) doi:10.1186/s12885-018-4674-1

2018年8月9日，上海——近日，科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）与上海桐树生物科技有限公司（以下简称：桐树生物）宣布正式达成战略合作。双方将基于赛默飞ABI&Ion Torrent平台在肿瘤体外诊断领域展开深入合作，致力于肿瘤伴随诊断产品的研究和开发，加快肿瘤基因检测服务在中国临床肿瘤市场的落地执行，从而更好地惠及全中国的肿瘤患者。

作为肿瘤精准医疗分子诊断领域技术研发、生产、销售一体化企业，桐树生物与赛默飞的携手是无疑是一次强强联合。桐树生物将基于赛默飞ABI&Ion Torrent平台进行肿瘤伴随诊断产品的开发，赛默飞也将相应地成立对接桐树生物R&D部门的技术团队，助力其产品研发。双方将各取所长，共同促进临床医学转化，为临床肿瘤市场提供最先进的整体测序解决方案，进一步提升国内临床检测水平。

“作为科学服务行业领域的世界领导者，赛默飞将充分发挥其在精准医疗检测诊断的技术优势，从而推动精准医疗在中国的发展和应用。”赛默飞大中华区总裁艾礼德（Tony Acciarito）对此次合作充满了期待，“肿瘤伴随诊断是赛默飞提供的精准医疗整体解决方案当中的重要一环，我们很高兴能携手桐树生物，共同研发出高品质分子诊断解决方案，为中国肿瘤患者带来高标准的检测结果，加速肿瘤精准医疗行业的发展”

近年来基因检测技术发展迅猛，已经成为临床肿瘤个性化治疗和监测的重要工具。高通量测序技术（NGS）作为基因组学研究领域突破性的新技术，已经成为肿瘤精准医学领域极其重要的技术手段，能从分子各个水平反映肿瘤信号特征，全面整合分析变异信息，帮助推动肿瘤的个体化诊断。液体活检是近年来肿瘤精准医疗发展中的一项重要技术突破。基于NGS高通量测序技术，通过检测和分析血液中的游离DNA来判断癌症的发展演变，具有无创性、可多次取样、有效克服肿瘤异质性等优势，在肿瘤早期筛查和诊断、动态监测、预后判断等方面拥有巨大的临床应用前景。

赛默飞始终致力于推动中国精准医学的发展与创新，

旗下applied Biosystems 3500/3500xL Dx基因分析仪已获得中国食品药品监督管理局（CFDA）的批准，已经广泛应用于临床诊断。3500/3500xL Dx是一种自动化的8道/24道毛细管的基因分析仪，适合大量的测序和高分辨率片段分析，旨在满足临床研究中的各种应用包括STR、微卫星分析、杂合性缺失、SNP验证和筛选，以及从头测序和重测序突变图谱分析，它为临床实验室带来了更高精确度、更高性能，更高通量以及更高的生产力，确保任何医院的通量需求都能灵活满足。

此外，赛默飞DA 8600高通量基因测序仪也获得中国食品药品监督管理局（CFDA）的批准，适应症变更为“用于胎儿染色体21三体、18三体、13三体的非整倍体检测，人体基因位点的检测”，可用于肿瘤和遗传疾病等人体基因位点的检测。这是目前中国首台由CFDA批准的可用于肿瘤和遗传疾病临床检测的高通量测序仪，可广泛应用于各医疗机构临床检测中心。

赛默飞新推出的Ion Torrent Oncomine Lung cfTNA Research Assays是高灵敏度多生物标志物的新一代测序Assay，检测血液中游离的DNA和RNA，能为客户提供简单稳定可靠的基于多重PCR的文库构建试剂，涵盖与肺癌相关的标记包括ALK、RET和ROS1融合突变、拷贝数变异、MET基因14外显子跳跃缺失以及SNV和Indels，精确检出低频突变，cfTNA检测下限低至0.1%。

关于赛默飞世尔科技

赛默飞世尔科技（纽约证交所代码：TMO）是科学服务领域的世界领导者。公司年销售额超过220亿美元，在全球拥有约70,000名员工。

我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。我们帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发展、加速药物上市进程、提高实验室生产力。

借助于首要品牌Thermo Scientific、applied Biosystems、Invitrogen、Fisher Scientific和Unity Lab Services，我们领先结合创新技术、便捷采购方案和全方位服务。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com

关于赛默飞世尔科技中国

赛默飞世尔科技进入中国发展已超过35年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、成都、沈阳、西安、南京、武汉、昆明等地设立了分公司，员工人数约为4500名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。

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我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网站：www.thermofisher.com

关于桐树生物

上海桐树生物科技有限公司专注于肿瘤精准医疗领域，致力于为肿瘤患者提供最实用、最可靠的个体化治疗临床检测服务。公司总部位于上海宝山科技创新园，在常州、广州等地设立有分公司和医学临检中心。上海桐树生物科技拥有高通量测序(NGS)、实时荧光定量PCR、免疫组化（IHC）、荧光原位杂交（FISH）等500多项分子病理检测项目，全面满足临床不同需求，检测项目网络现已覆盖全国五大区域200多家核心医院。

媒体垂询：

2018年8月24日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，来自丹麦技术大学、美国劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校和中国科学院深圳先进技术研究院的研究人员开发出一种基于CRISPR/Cas9的方法，从而能够灵活地对必需的酶和非必需的酶进行基因改造。这有很多应用，包括开发产生基于生物的药物、食品添加剂、燃料和化妆品的方法。相关研究结果发表在2018年7月的Metabolic Engineering期刊上，论文标题为“CasPER, a method for directed evolution in genomic contexts using mutagenesis and CRISPR/Cas9”。

丹麦技术大学诺和诺德基金会生物可持续发展中心研究员Tadas Jakociunas说，“当有生产菌株时，这将使得更容易对生物合成通路中的某些限制酶进行基因改造，提高它们的效率、特异性或多样性。人们将能够发现这个通路中的最好的酶变体，这会增加有价值的化合物的产量。”

这种新开发的方法称为CasPER，并且是基于CRISPR/Cas9等现有技术构建出来的，其中，CRISPR/Cas9近年来已用于酵母中的基因组改造和重编程。然而，这种新的工具能够让科学家们通过整合更长的多样化片段来对酶或它们的活性结构域进行基因改造，从而提供了靶向特定基因组区域中的每个碱基的机会。在酵母中，CasPER能够以几乎100％的效率整合发生突变的DNA片段，甚至能够以多重的方式进行整合。

发现酶变体


通过对这种新方法进行深入分析，这些研究人员得出结论：与现存的CRISPR/Cas9方法之间的主要差别在于CasPER允许高效地和以多重的方式整合携带着多种突变的大片段DNA，从而产生具有数十万种酶变体的细胞库。

尽管其他的CRISPR方法主要依赖于整合较短的序列而让DNA多样化，而且这需要多轮基因改造，但是CasPER显著拓宽了接受基因改造的DNA片段的长度。此外，它不需要任何额外的步骤，这使得更快和更有效地让酶多样化，从而产生更高产量的所需化学物。

筛选平台

比如，在引入CRISPR/Cas9之前，对酵母中的必需酶进行基因改造是一个相当缓慢的过程。如今，对酶进行更加高效和特异性的基因改造是可行的，这就允许它们将更多的底物转化为产物。

Jakociunas说，“构建用于产生有价值化合物的细胞工厂仍然是非常昂贵和耗时的，因此将所有这些资金和时间投入在基因改造上需要得到回报。你需要生产一定数量的产品以让它具有商业相关性，而且像CasPER这样的工具肯定有助于加速和放大这个过程。”

作为这项研究的概念验证，这些研究人员靶向了甲羟戊酸途径（mevalonate pathway）中的几种必需的酶。这种生物合成途径负责甾醇的产生，并且在大多数有机体中是必需的。从对人类的研究来看，它因是他汀类药物的靶标而广为人所知，其中他汀类药物是一类降胆固醇药物。这类药物通过抑制该途径中的一些步骤而发挥作用。在一些细菌和真核生物中，该途径负责产生最大的一类化合物—类异戊二烯（isoprenoid）。为了证实CasPER的适用性和效率，他们靶向了甲羟戊酸途径中的两种必需酶，并且能够构建细胞工厂，从而将类胡萝卜素的产量增加了11倍。

行业和学术界的巨大潜力

在未来，CasPER能够广泛用于学术界和行业。尽管这种方法的主要应用是加速设计和优化细胞工厂，并降低这种设计和优化的成本，但是它也能够应用于需要DNA多样化的任何实验。

Jakociunas说，“你能够研究蛋白功能以便开发蛋白结构预测工具，以及研究蛋白与DNA、底物和其他分子之间的相互作用以便让启动子、终止子和增强子之类的调控元件多样化。”

这种方法在酵母中得到验证，但是它也能够用于其他的具有高效的同源重组机制的有机体。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

TadasJakočiūnasa, Lasse E.Pedersena, Alicia V.Lis et al. CasPER, a method for directed evolution in genomic contexts using mutagenesis and CRISPR/Cas9. Metabolic Engineering, July 2018, 48:288-296,

doi:10.1016/j.ymben.2018.07.001.

谁都希望自己的宝宝健健康康，但有些时候，偏偏会发生一些事与愿违的意外。遗传病就是这样的例子。看起来健康的夫妇二人，生下的宝宝却会出现奇怪的症状。直到做了基因检测才发现，宝宝是得了先天性遗传病。

在诸多遗传病里，杜氏肌营养不良大概是最为人所熟知的疾病之一。全世界范围内，大约有30万名儿童正饱受这种疾病的困扰，其中绝大多数是男孩。这是因为导致杜氏肌营养不良的基因dystrophin位于X染色体上，而男性基因组里又只有一条X染色体。因此一旦这个基因发生突变，就会导致疾病的产生。

今天的顶尖学术期刊《科学》上，刊发了一项重量级的文章。来自德克萨斯大学西南医学中心的Eric Olson教授团队证实，利用CRISPR基因编辑技术，我们有望治疗，甚至是根治杜氏肌营养不良。这一设想已在大型动物中得到了验证。CRISPR技术的领军人物之一Jennifer Doudna教授在听到这则报道后表示“自己难以控制兴奋之情”。

那么，这项如此引人关注的突破，究竟是怎么完成的呢？这要从dystrophin基因的结构说起。在人体内，dystrophin是最大的基因之一，由79个独立的编码区域（外显子）组成。这就像是一幅巨大的拼图，每一块拼板都需要放对位置。一旦其中的某一块拼板出现突变，就可能会影响到整体的结构，最终影响基因功能。

这条基因的结构有点像拼图，需要每一块拼板的正确拼接（图片来源：Pixabay）

据统计，在杜氏肌营养不良患者里，第45号到第50号拼板间，很容易出现突变，这大概占了总体患者比例的13%。这些突变会让第51块拼板显得格格不入，怎么放都别扭。最后，细胞一怒之下，索性不去完成这幅拼图。这就导致了患者体内的关键蛋白缺失，引起症状。

了解了致病机理后，研究人员们开发出了一种新的方法。既然第51号拼板形状特殊，是个“刺头”，那我们直接跳过它，把52号拼板接上来，会发生怎样的结果呢？可喜的是，第52块拼板看上去是一个“百搭”，哪怕中间缺了几块，它也能和之前的拼板较好地融合。

那有人就问了，强行把52号拼板和其他拼板结合在一块儿，难道不会出事吗？许多研究表明这样的担心是多余的。的确，这样的做法会让dystrophin蛋白的成品里少掉几块拼板，但这总比没有强。而且，截短的蛋白，看起来功能也没有受到什么影响。基于这个原理，新药研发人员们已经开发出了一种叫做Exondys 51（eteplirsen）的疗法，并在2016年得到了美国FDA的加速批准，来到了患者身边。

说了这么多，故事看起来已经有了一个圆满的结尾，但我们还没有介绍这篇《科学》上的研究呢！回到eteplirsen这个疗法。尽管它能帮助患者重新产生dystrophin蛋白，但它的疗效究竟有多好，却一直是个讨论的热点。美国科学促进会（AAAS，也是《科学》杂志的主办者）在一篇报道中指出，在新型疗法的作用下，患者体内的dystrophin表达水平，大概只有正常水平的1%。它究竟能取得多好的疗效，也就因人而异了。

而这正是本篇《科学》论文的突破所在。首先，研究人员们选择了犬类模型，这些动物的dystrophin基因第50号拼板出现了突变。随后，研究人员们利用CRISPR基因编辑技术，在第51号拼板前切开了个小口子。而细胞为了修复这个小口子，会产生一系列潜在的效应。它有可能让第51号拼板的边缘变得顺滑，让它与第49号拼板顺利连接；也有可能让第51号拼板出现问题，使细胞在合成蛋白时也跳过它，而把49号拼板与52号拼板直接连在一起。

不管结局是哪一种，研究人员们都相信，这可以恢复dystrophin蛋白的生产。

而为了让身体里数十亿的肌肉细胞都能经过CRISPR的改造，研究人员们进一步使用了腺相关病毒（AAV）递送技术，把这套基因改造的系统送往全身各处。随后，他们使用免疫荧光技术，观察dystrophin蛋白的表达情况。荧光越强，就说明蛋白合成得越多。

在所观察的两只实验组小狗中，研究人员们欣喜地发现，显微镜下，是一片绿色的荧光。初看之下，这与正常动物的表达水平极为接近。定量分析则发现，取决于肌肉细胞类型的不同，dystrophin的表达量范围是正常数值的3%-90%左右。而在心肌细胞内，高剂量的基因疗法，让dystrophin蛋白的表达量达到了正常值的92%！

为了获取实验数据，这些动物被实施了安乐死，因此我们无法得知它们是否能终身免于杜氏肌营养不良的症状，但Olson教授指出，这些“令人热泪盈眶”的发现开了一个好头。未来，他们也将扩大动物实验的规模，以求在人类试验前，获取足够多的安全信息。

当然，即便这项研究能够转化为获批问世的疗法，它依旧有着一定的局限性。由于杜氏肌营养不良带来的症状是不可逆转的，患者需要在生命的早期接受治疗。此外，研究人员们也要通过长期研究确认，基于CRISPR的方法不会增加患者得癌症的风险。

但即便如此，这依然是诸多患者少有的治疗选择。在这个属于基因疗法的时代，CRISPR能带来多少惊喜？我们拭目以待！(生物谷Bioon.com）

2018年9月10日/生物谷BIOON/—大多数与癌症相关的死亡是转移性肿瘤—由原发性肿瘤扩散到身体较远部位而形成的继发性肿瘤—引起的。尽管原发性肿瘤通常能够通过外科手术加以切除，但是转移性肿瘤通常需要接受标准化疗或靶向治疗等疗法。这种新型靶向疗法的成功取决于所有癌细胞（特别是来自转移性肿瘤）中特定突变的存在。

在此之前，大多数旨在破解癌症遗传变异性或异质性的研究主要集中在原发性肿瘤上。虽然这些信息仍然是非常有价值的，但它的大部分内容并不为人所知；癌细胞因它们发生变化、进化和逃避治疗的能力而声名狼藉，特别是当它们在体内扩散时。

由数十亿个细胞组成的肿瘤充满着基因突变；癌细胞和正常细胞在分裂时获得很多突变。鉴定出显著地促进癌症产生的驱动突变（driver mutation）对精确肿瘤学是至关重要的。在精确肿瘤学中，医生旨在根据患者所患癌症的基因组成来进行治疗。

在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学院、哈佛大学、纪念斯隆-凯特琳癌症中心和约翰霍普金斯大学的研究人员针对来自个体患者的癌症进行扩散或转移的方式获得一项关键的发现。相关研究结果发表在2018年9月7日的Science期刊上，论文标题为“Minimal functional driver gene heterogeneity among untreated metastases”。论文通信作者为斯坦福大学医学院放射学讲师Johannes Reiter博士和哈佛大学生物学教授Martin Nowak博士。

驱动突变发生在已知参与肿瘤发生的基因—比如通常控制细胞分裂的基因—中。当发生突变时，这些基因可能促进细胞以一种不受控制的方式进行分裂，从而导致癌症产生。尽管在过去几十年里已经在不同癌症类型中鉴定出数百种驱动基因，但是相对较少的突变被认为在个体患者的癌症产生中起着重要的作用。同样地，即便发生在驱动基因中，人们也很难知道哪些突变是真正的罪魁祸首（即驱动突变），哪些突变是“乘客突变（passenger mutation）”或者说为了搭便车偶然发生的无害突变？

为了观察驱动基因突变在来自个体癌症患者的所有转移性肿瘤中是否相同的，这些研究人员分析了来自20名患有8种不同癌症类型的患者的76种未经治疗的转移性肿瘤的DNA样本，并确保从每名患者中获得至少两种不同的转移性肿瘤。

这些研究人员选择出已知在驱动基因中发生的突变，并研究它们是否在从个体患者体内获得的所有转移性肿瘤中发现到。在一些癌症中，他们仅鉴定出两种驱动基因突变；在其他癌症中，他们鉴定出多达18种驱动基因突变。

通过在大型数据库（包含着25000多种之前已被测序的癌症的突变数据）分析这项研究中的数据，这些研究人员发现了在来自个体患者的所有转移性肿瘤中都存在的驱动基因突变也在之前已被测序的癌症中频繁地发生着，这表明这些突变是真正的疾病驱动因素，在癌症产生过程中发挥着关键作用。

这些研究人员还观察到在来自个体癌症患者的所有转移性肿瘤中未发现的少数驱动基因突变预计会产生较弱的或没有功能性的后果。换句话说，尽管这些驱动基因突变在驱动基因中发生，但是它们并不在所有转移性肿瘤中存在，它们可能是乘客突变，并且可能在癌症产生过程中不起关键作用。这一发现可能在未来为理解肿瘤活检样品开辟新的途径。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Johannes G. Reiter1,2,*,†, Alvin P. Makohon-Moore3,†, Jeffrey M. Gerold et al. Minimal functional driver gene heterogeneity among untreated metastases. Science, 7 Sep 2018, 361(6406):1033-1037, doi:10.1126/science.aat7171.

2018年9月24日/生物谷BIOON/—在包括肌萎缩性脊髓侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS, 即俗称的“渐冻症”）、亨廷顿舞蹈病（Huntington’s Disease）和脆性X综合征（Fragile X Syndrome, 也译作脆性X染色体综合征）在内的大约30种神经疾病中，相关的突变基因存在被称为短串联重复序列（short tandem repeat, STR）的重复性碱基序列片段。健康的人具有正常长度的分布在他们的DNA中的STR。然而，对患有具有三核苷酸重复序列（trinucleotide repeat, TNR）扩增疾病的人来说，这些突变基因中的STR是不稳定的：这些重复序列的数量扩大到与疾病的病理学特征相关的超长长度。

在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员发现了另一种共同的将几乎所有的TNR扩增疾病关联在一起的线索：为了装载到细胞的细胞核中，DNA经折叠后形成的复杂三维模式。他们发现几乎所有已知在疾病中不稳定的STR都位于将相邻的折叠结构域分隔开来的边界。相关研究结果发表在2018年9月20日的Cell期刊上，论文标题为“Disease-Associated Short Tandem Repeats Co-localize with Chromatin Domain Boundaries”。论文通信作者为宾夕法尼亚大学生物工程系助理教授Jennifer E. Phillips-Cremins。论文第一作者为Phillips-Cremins实验室的James Sun和Linda Zhou。

这些研究人员还在脆性X综合征患者和健康个体中构建出FMR1基因周围的高分辨率基因组折叠图谱。他们发现三维基因组在疾病中发生错误折叠；在所有脆性X综合征患者中，FMR1基因周围的边界被破坏，而且这些患者也发生着病理性STR扩增和FMR1沉默。

这些发现在这些致命性和让人衰弱性的疾病中建立了三维基因组错误折叠、STR不稳定性和病理性基因破坏之间存在的较强关联性，并提出了新的研究问题，解答这些新的研究问题将可能改善诊断或治疗。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

James H. Sun, Linda Zhou, Daniel J. Emerson et al. Disease-Associated Short Tandem Repeats Co-localize with Chromatin Domain Boundaries. Cell, 20 Sep 2018, 175(1):224-238, doi:10.1016/j.cell.2018.08.005.

国际学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线发表了中国科学院分子植物卓越创新中心/植物生理生态研究所上海植物逆境生物学研究中心黄朝锋研究组和朱健康研究组合作完成的题为DNA demethylase ROS1 negatively regulates the imprinting of DOGL4 and seed dormancy in Arabidopsis thaliana 的研究论文。该研究发现了拟南芥DNA去甲基化酶ROS1负调控DOGL4基因的印记和种子休眠的新机制。

基因印记是指父母本来源等位基因之间发生显着表达差异的一种表观遗传现象。在植物中，基因的印记表达主要出现在胚乳中。拟南芥中含有4个DNA去甲基化酶，其中DME特异在雌配子的中心细胞中表达，它通过去甲基化作用调控了胚乳的基因组印记。然而，其它更广泛表达的去甲基化酶是否参与了基因组印记的调控仍未知。此研究发现另一个DNA去甲基化酶ROS1参与了DOGL4基因的印记调控。DOGL4是调控种子休眠基因DOG1的同源基因，它是一个胚乳中父本不完全印记基因。与母本等位基因相比，DOGL4的父本等位基因由于其启动子的-1.0 kb区域甲基化更高从而使父本等位基因表达受到了部分抑制，该甲基化过程主要是由RNA介导的DNA甲基化（RdDM）介导。虽然调控印记基因表达的关键因子DME和PRC2复合物也参与调控DOGL4的表达，但它们不调控DOGL4基因的印记。在ROS1突变体中，DOGL4父本等位基因在包括-1.0 kb和-0.5 kb在内启动子区域都被超甲基化，导致父本等位基因的表达被完全抑制，而母本等位基因的启动子区域仍保持较低的甲基化水平，从而最终使DOGL4在ROS1突变体中变成一个完全的父本印记基因。因此，ROS1通过对父本等位基因启动子进行去甲基化来负调控DOGL4基因的印记。

此外，该研究发现DOGL4参与负调控种子休眠和对脱落酸（ABA）的响应，并且它在胚乳中的印记表达也对种子休眠和ABA响应的调控起一定的贡献作用。ROS1则通过正调控DOGL4的表达来负调控种子休眠和ABA响应，而ROS1的两个同源基因DML2和DML3不参与调控DOGL4。该研究结果揭示了ROS1在调控基因印记和种子休眠方面的新功能和新机制。(生物谷Bioon.com）

2018年10月28日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，来自英国威康基金会桑格研究所和欧洲分子生物学实验室（EMBL）欧洲生物信息学研究所等研究机构的研究人员对六种哺乳动物物种中的25万多个细胞的基因进行测序，证实了免疫反应中的基因如何在不同的细胞之间和不同的物种之间具有不同的活活性。相关研究结果于2018年10月24日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Gene expression variability across cells and species shapes innate immunity”。

这些研究人员以前所未有的细节研究了在细胞对病原体入侵作出的初始反应–先天性免疫反应（innate immune response）—中激活的基因。他们利用单细胞基因组学技术测量了25万多个细胞中数千个基因的活性来绘制抗病毒和抗细菌免疫的进化。

之前的研究已表明，先天性免疫反应中的许多基因在脊椎动物中快速地进化。这被认为是由来自细菌和病毒等病原体的无情攻击压力造成的。这些基因包括产生细胞因子和趋化因子分子的基因，它们以多种方式起作用—一些分子是提醒身体危险存在的炎症分子；其他的分子限制病原体增殖的能力；还有一些分子诱导细胞死亡。它们代表了一种成功的宿主策略来抵抗快速进化的病原体。

这些研究人员证实这些基因在不同的物种之间快速地进化，而且在单个组织内的不同细胞中也具有高度可变的活性。相比之下，他们发现在不同物种之间保守的并调节免疫反应的基因在单个组织的不同细胞之间中更加一致性地被激活。这些基因可能受到更严格的限制，这是因为它们参与细胞内的许多不同功能。但是，它们也是病毒的靶标。这些受到更严格限制的基因代表着致命弱点，可被病原体用来破坏免疫系统。

论文第一作者、威康基金会桑格研究所研究员Tzachi Hagai博士说，“我们认为这种激活模式—一些基因受到严格控制，而另一些基因具有更多的可变活性—已进化成了一种对先天性免疫反应加以微调的方式。它是高效的，但又是平衡的。基因能够经进化后协助细胞控制入侵者，而且对这些基因的使用能够因细胞而异，因此周围组织不会受到大量攻击的影响。”

论文通信作者、威康基金会桑格研究所细胞遗传学主任Sarah Teichmann博士说，“在单细胞分辨率下DNA测序的强大功能意味着开展这种类型的研究如今是可行的。据估计，人体有37万亿个细胞，每个细胞具有相同的遗传密码。但是不同的细胞具有不同的表现，它们以不同的方式使用遗传密码。通过研究单个细胞，我们能够理解生命的这些基础的构成单元（building block，这里指的是细胞）以及它们如何一起合作，包括它们如何抵抗病原体。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Tzachi Hagai, Xi Chen, Ricardo J. Miragaia et al. Gene expression variability across cells and species shapes innate immunity. Nature, Published Online: 24 October 2018, doi:10.1038/s41586-018-0657-2.

2018年12月8日/生物谷BIOON/—基因BRCA1和BRCA2发生突变对乳腺癌和卵巢癌构成严重风险，这是因为它们通过干扰同源重组修复（HR）来危害细胞的基因组稳定性，其中同源重组修复是一种准确地修复有害的DNA双链断裂的关键机制。如果没有利用这种机制修复DNA双链断裂的能力，那么细胞就不得不采用更容易出错因而更容易发生癌变的DNA修复方式。

基因BRCA1和BRCA2不是唯一的当发生突变时会导致无法利用同源重组修复DNA双链断裂而促进肿瘤发生的基因。已知22个基因发生的突变会破坏同源重组修复，从而产生具有“BRCAness”表型的肿瘤。已知在这22个BRCAness基因中，除了其中的一个基因之外的所有其他的BRCAness基因都直接参与同源重组修复通路。

这个例外的基因是CDK12，它被认为是促进一系列不同的过程，涉及RNA转录本如何被延长、剪接和切割成它们的成熟形式。尽管人们对这个RNA调节基因与DNA修复之间存在的关联性仍然知之甚少，但是鉴定出CDK12是一个BRCAness基因引起了极大的临床兴趣。

在一项新的研究中，美国麻省理工学院的Phillip Sharp、Sara Dubbury和Paul Boutz描述了他们如何发现一种先前未知的机制，通过该机制，CDK12能够产生全长RNA转录物，而且这种机制对于维持其他的BRCAness基因的功能性表达尤其重要。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“CDK12 regulates DNA repair genes by suppressing intronic polyadenylation”。

当这些研究人员敲除CDK12时，小鼠胚胎干细胞显示出许多DNA损伤累积的迹象，这些DNA损伤会阻止DNA复制的进行，这是BRCAness表型的典型特征。为了确定CDK12在调节基因表达中可能发挥的作用，他们通过RNA测序来确定哪些基因的总体表达会增加或减少。当着重关注转录的RNA类型时，他们发现当CDK12缺失时，许多基因产生异常短的转录本。

并非基因中的每个DNA片段都会进入最终的RNA转录本中。一个基因的初始RNA转录本通常包含称为内含子的DNA片段，这些内含子会从RNA转录本中切除，从而将多个外显子拼接在一起而形成最终的成熟转录本，即mRNA。或者，内含子多腺苷酸化（intronic polyadenylation, IPA）位点经激活后切割位于这个位点之后的RNA序列，从而阻止内含子移除并产生过早缩短的RNA转录本。这些过程允许同一个基因产生不同的mRNA形式，因而经翻译后产生不同的蛋白序列。

令人吃惊的是，CDK12基因被敲除的细胞在全基因组中产生显著更多的IPA截短转录本，而且全长的RNA转录本的水平降低了。这些缩短的mRNA在稳定性、翻译成蛋白的能力以及它们的蛋白功能方面差异很大。因此，即便一个基因发生活跃转录，IPA激活也能够从根本上改变或减少它经翻译后产生的功能性蛋白。

虽然这一观察结果开始阐明了CDK12在调节mRNA加工中的作用，但仍然不清楚的是为什么CDK12缺失如此不成比例地影响同源重组修复途径。在研究这个问题时，Dubbury和Boutz发现在CDK12缺失后IPA活性增加的那些基因中，BRCAness基因作为一个整体被过度代表了。虽然CDK12在全基因组中抑制IPA活性，但是在剩下的21个BRCAness基因中，13个基因被发现特别容易受到CDK12缺失的影响，这部分上是因为它们具有多个高敏感性的IPA位点，因而具有降低全长RNA转录本总量的加和效应。此外，鉴于多个CDK12敏感性的BRCAness基因在相同的同源重组修复途径中起作用，这些研究人员认为CDK12缺失会加大破坏对双链DNA断裂的同源重组修复。

CDK12突变在前列腺癌和卵巢癌患者中反复出现，这使得它成为癌症的一种有吸引力的诊断和治疗靶标。然而，对CDK12的了解还不足以区分真正的功能丧失突变和所谓的不影响功能的“乘客突变（passenger mutation）”。

Dubbury和Boutz能够通过使用来自携带着CDK12突变的前列腺肿瘤患者和卵巢肿瘤患者的RNA测序数据，以及通过使用一种CDK12抑制剂处理人前列腺腺癌细胞和卵巢癌细胞，证实关键性的BRCAness基因中的IPA位点也被频繁地使用。

这一结果表明在小鼠细胞系中观察到的CDK12机制在人类中是保守的，而且人卵巢肿瘤和前列腺肿瘤中的CDK12突变可能通过增加IPA活性促进肿瘤发生，从而功能性地减弱同源重组修复。

Dubbury说，“这些结果不仅让我们更好地了解CDK12如何导致BRCAness表型，而且它们也可能在临床上产生令人兴奋的潜在影响。当前的诊断技术可用来检测这项研究中发现的IPA位点的使用情况，以便快速地筛查携带着真正功能丧失的CDK12突变的患者，这样这些患者将会对BRCAness靶向治疗产生反应。”

总之，这些研究人员取得的关于CDK12抑制内含子多聚腺苷酸化的发现对基因结构和癌症控制提供全新的认识。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Sara J. Dubbury et al. CDK12 regulates DNA repair genes by suppressing intronic polyadenylation, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0758-y.