Science：新研究揭示細胞中令人吃驚的三基因相互作用

在一項新的研究中，在加拿大多倫多大學唐納利中心的Charles Boone教授、Brenda Andrews教授和美國明尼蘇達大學雙城校區的Chad Myers教授的領導下，來自多個國家的研究人員在之前研究---展示了基因如何成對組合來維持細胞的健康---的基礎上更進一步，首次研究了三基因組合如何有助維持正常的細胞生理學特徵。

圖片來自Raamesh Deshpande。

這非常類似於大型遊戲Jenga，在這個遊戲中，人們能夠移除數千個基因塊（gene block）。雖然大多數單個基因塊能夠在不影響結構的情況下被移除，但是當關鍵的基因塊組合被移除時，系統就會崩潰。類似地，具有不同作用的基因能夠組合起來保持細胞存活。通過取消這種基因組合，科學家們希望揭示有關個人健康基礎的線索。

為了揭示基因功能組合的規則，這些研究人員之前研究了酵母細胞中基因如何成對地發揮作用。酵母是生物學家們最喜愛的細胞模型之一，這是因為它的基因組相對較小，含有6000個基因和已存在大量數據。之前已從酵母中除去了所有可能的基因對（1800萬個基因對），如今，他們進一步研究了當從360億個可能的三基因組合（trigenic combination）移除部分三基因組合時會發生什麼。

這些研究人員發現，與兩個基因之間的相互作用相類似，三基因相互作用（即三個基因之間的相互作用）也主要發生在功能上相關的基因之間，比如它們編碼的蛋白片段屬於相同分子機器或存在於細胞的相同部分中。利用三基因相互作用，他們也開始在功能上不相關的並且參與細胞中不同生物過程的基因之間觀察到更多令人吃驚的合作關係。

此外，通過使用數學模型，這些研究人員估計當將三基因相互作用考慮在內時，細胞中的所有基因都有作用。 這可能最終解釋為什麼在酵母的6000個基因中僅十分之一的基因對細胞存活是至關重要的，這一規則也適用於包括人類細胞在內的其他細胞類型。

由於近期基因編輯技術取得的進步，如今移除人類細胞中的基因組合是有可能的。當前，Boone實驗室和Andrew實驗室正在與多倫多大學唐納利中心的Jason Moffat實驗室合作繪製人類致病基因之間的關係。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

Elena Kuzmin1,2,*,?, Benjamin VanderSluis3,*, Wen Wang et al. Systematic analysis of complex genetic interactions. Science, 20 Apr 2018, 360(6386):eaao1729, doi:10.1126/science.aao1729

Albertha J. M. Walhout. If two deletions don"t stop growth, try three. Science, 20 Apr 2018, 360(6386):269-270, doi:10.1126/science.aat4667

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