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来自研究机构

遗传学家发现了潜在疾病指示器的小分子

日期:
2019年12月11日
来源:
克莱姆森大学
简介:
研究人员发现了数百种代谢物,它们可能是将基因组变异转化为复杂性状变异的中间产物。有朝一日,这些发现可能有助于通过代谢物变异检测出疾病的早期或更准确的诊断。
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医学中的一个关键问题是,DNA的个体差异如何预测健康和疾病的差异。克莱姆森人类遗传学中心的一项新研究发现了数百种代谢物,这些代谢物可能是将基因组变异转化为复杂性状变异的中间产物。最近发表于基因组研究,这一发现有一天可以帮助医生更好地监测代谢物的变化,作为疾病的指标。

分子生物学的核心法则阐明了DNA如何被转录成RNA,而RNA又爱博网投领导者被翻译成蛋白质。这些蛋白质中的许多起着催化小分子之间化学反应的酶的作用,这些小分子执行我们DNA中指定的程序,被称为代谢物。这些代谢物,统称为“代谢组”,执行基本功能,从产生或储存能量到作为我们细胞的基石。

“代谢组在全基因组研究中没有得到重视的很多原因是由于技术的原因。克莱姆森大学人类遗传学中心主任特鲁迪·麦凯(Trudy Mackay)说:“直到最近,质谱技术才取得了进步,使得大规模地调查整个代谢组成为可能。”

在Mackay的前博士后研究员Shanshan Zhou和Fabio Morgante领导的这项开创性研究中,研究人员试图测量在普通果蝇(Drosophila melanogaster)的实验模型系统中发现的数百种代谢物,以衡量这些代谢物如何随着遗传信息的变化而波动。一旦确定了代谢物,研究的其余部分就通过计算进行,将代谢物的变化与DNA变异和在40个不同果蝇品系中测量的广泛性状的变化联系起来。

“姗姗首先要做的是问:当我们观察变异时,这些代谢物是完全独立的,还是像你所期望的那样,如果它们处于同一种途径,它们中的一些会一起变化?”然后,她把它们放在一起,以不同的途径来观察——无论是在个体代谢物的水平上还是在代谢物的水平上——它们是否与这些果蝇系的基因组变异有关,”罗伯特·安霍尔特说,他是教务长遗传学和生物化学的杰出教授,也位于人类遗传学中心。

周能够绘制出DNA多态性变化(遗传密码中特定碱基对的差异)与代谢组变化之间的相关性。她还发现了RNA转录物变异与代谢物变异之间的联系。为了进一步分析,周考虑了代谢物水平是否与特定的性状或特征(称为表型)有关。

“研究的一个特征是对压力的抵抗力:当你把苍蝇放在没有营养的培养基上时,它们能存活多久?”安浩说。“姗姗发现,男性和女性之间的代谢组转录DNA网络不同,这两者都与脂质代谢有关。”

雄性间的攻击性是研究中包含的另一种表现型,这是一种需要大量能量才能表现出来的特征。正如假设的那样,参与快速能量生成的代谢物,如属于柠檬酸循环的代谢物,在该网络中占有突出地位。

安霍尔特说:“我们知道,仅仅根据DNA变异的信息来准确预测表型是很困难的。”“当Fabio Morgante分析数据时,他发现当你观察代谢组时,预测的准确性会提高,因为代谢组与表型的关系比DNA密切得多。”

总而言之,这些结果可能有一天有助于早期诊断——或者更准确地诊断——那些可以通过代谢物变化检测到的疾病。

“假设某人的家庭成员中有一种特定的晚发性疾病的流行。让那个人知道:他们是否有患这种疾病的风险是件好事。”安浩说。“也许今天还没有一种生物标志物可用于这种风险。但如果你知道遗传变异,知道遗传变异如何影响代谢组的变异,就可以监测代谢组,并在特定代谢物发生变化时找到早期诊断。”

Mackay强调,尽管该团队的研究确定了数百种代谢物,但这些代谢物变异的遗传基础仍然难以阐明。需要开展更多关于基因型-代谢物-表型关系的研究,以巩固代谢物多样性的遗传基础。

然而,这项全面的研究填补了缺失信息的空白,为未来的研究创造了更多的途径。随着测量代谢组学技术的进步,包含代谢组学信息的数据库将会扩展。

摩根特在北卡罗莱纳州立大学完成了在麦凯和安霍尔特手下的研究,他很快将以助理教授的身份加入人类遗传学中心的研究人员。周目前是LabCorps子公司Covance Inc.的研究科学家。

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故事来源:

材料所提供的克莱姆森大学。汉娜·哈鲁斯克(Hannah Halusker)原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 周珊珊,Fabio Morgante, Matthew Geisz,马俊武,Robert Anholt, Trudy Mackay。果蝇代谢组的系统遗传学基因组研究, 2019;gr.243030.118 DOI:10.1101 / gr.243030.118

引用此页

克莱姆森大学。“遗传学家发现了可能预示疾病的小分子。”《科学日报》。《科学日报》,2019年12月11日。< www.koonmotors.com/releases/2019/12/191211115521.htm >。
克莱姆森大学。(2019年12月11日)遗传学家发现了潜在疾病指示器的小分子。《科学日报》。2023年6月16日检索自www.koonmotors.com/releases/2019/12/191211115521.htm
克莱姆森大学。“遗传学家发现了可能预示疾病的小分子。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2019/12/191211115521.htm(2023年6月16日访问)。

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