拉文德拉·辛格(Ravindra Singh)花了數(shù)年時(shí)間研究一種基因，當(dāng)該基因缺失或突變時(shí)，會(huì)導(dǎo)致脊髓性肌萎縮癥(SMA)，這是一種致命的疾病，是兒童最常見的遺傳性疾病之一。他的團(tuán)隊(duì)的最新工作將使治療方法的尋找在未來幾年變得更加有效。
辛格是愛荷華州立大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)教授，他領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)為期八年的項(xiàng)目，創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存 2 (SMN2) 基因的截短版本，以促進(jìn)更快、更便宜和更少分散的研究。核酸研究最近發(fā)表了該團(tuán)隊(duì)的文章，描述了其工作。
幾十年來，研究人員一直分離出基因片段來研究它們，創(chuàng)造出通常所說的小基因。然而，Singh 和他的同事開發(fā)的 SMN2 的濃縮版本代表了整個(gè)基因。
盡管比天然 SMN2 基因(包括大約 28,000 個(gè)堿基對(duì))短 5 到 10 倍，但 Singh 團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的模型使科學(xué)家能夠了解從轉(zhuǎn)錄到翻譯再到蛋白質(zhì)生產(chǎn)的整個(gè)基因表達(dá)過程中的變化如何發(fā)揮作用。他們稱之為“超級(jí)小基因”。
“現(xiàn)在我們可以在任何地方進(jìn)行突變，并快速查看序列中各處發(fā)生的情況，”辛格說。
分子生物學(xué)家通常專注于基因表達(dá)的特定方面。例如，Singh 說他專注于剪接，即以信使 RNA 形式去除稱為內(nèi)含子的非編碼序列。擁有一個(gè)覆蓋整個(gè)基因的簡(jiǎn)化測(cè)試場(chǎng)將推動(dòng)研究更加全面，避免潛在的筒倉效應(yīng)并更好地捕獲相互作用。
“轉(zhuǎn)錄、剪接、翻譯、蛋白質(zhì)生產(chǎn)——它們都是相互關(guān)聯(lián)的。轉(zhuǎn)錄影響剪接，但剪接也影響轉(zhuǎn)錄。這是一條雙向路，”辛格說。“但目前還沒有一種有效的方法來研究整個(gè)系統(tǒng)。超級(jí)小基因提供了一種同時(shí)測(cè)試所有機(jī)制的工具。你不需要進(jìn)行五次實(shí)驗(yàn)，而是進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，這樣可以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。”
超級(jí)小基因的緊湊性很大程度上來自于消除內(nèi)含子，盡管不是全部。辛格說，保留一些非編碼片段是為了確保類似的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。這是一個(gè)耗時(shí)的項(xiàng)目，因?yàn)橹皼]有工作可用作模式。研究人員在將模型拼接在一起時(shí)分別觀察了 30 個(gè)不同的過程。
“在我們合并之前，每個(gè)步驟都必須單獨(dú)優(yōu)化，如果它們不合適，我們就會(huì)重新開始，”他說。“這就像用不適合組合在一起的組件建造一座房子。”
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