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五官

唇腭裂遗传学机制研究获进展

来源:生物通    时间:2014年06月03日    点击数:    5星

唇裂,伴有或不伴有腭裂(CL/P),是人类最常见的一种先天性畸形,大约每500到1000名新生儿中就有一例出现。位于染色体8q24的一段640kb的非编码区段,与人类非综合征性唇腭裂的风险增加有关,但是涉及这种遗传易感性的基因和通路,仍不清楚。

目前,德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家们发现,一段特定的DNA序列可以控制较远处的基因,影响面部的形成。相关研究结果发表在2014年5月25日的《自然遗传学》(Nature Genetics),有助于我们了解唇裂和腭裂的遗传因素。

该研究的负责人、EMBL的François Spitz 称:“这一基因组区域最终控制两种基因:决定如何构建面部的基因,和产生这一过程运行所需基本材料的基因。我们认为,这种双重作用可以解释,为什么该基因区域与人类唇裂或腭裂易感性有关。”

以前的研究表明,一大段DNA序列中发生的变异,在唇裂或腭裂患者中更为频繁。但是在这段DNA序列的里外都没有基因,所以还不清楚它的作用可能是什么。为了解答这个问题,Spitz和他的同事制备了缺乏这段DNA序列的转基因小鼠,因为小鼠和人类版本非常相似,因此这段序列很可能在两个物种中具有相同的作用。他们发现,这些转基因小鼠面部有轻微的变化,如一个更短的鼻子,也有一些小鼠发生唇裂。科学家们也利用这个小鼠模型来调查,胚胎发育期间发生了什么事情导致了这些变化。

Spitz 解释说:“我们发现,这段DNA序列包含一些调控因子,这些调控因子可以控制发育面部中的Myc基因表达。删除这一区段,会导致小鼠面部形态的轻微变化,偶尔发生CL/P。”在分子水平上,研究人员确定了几个下游基因的错误表达,强调了它们对颅面发育网络的组合影响,和细胞促成未来上唇的一般代谢能力。这种双分子病因,可以说明8q24区段对人类面部畸形的突出影响。

研究人员发现,在缺乏该DNA片段的小鼠胚胎面部中,Myc大部分变得失活。这反过来又影响两组基因:直接参与构建面部的基因,和制造核糖体(细胞的蛋白质生产工厂)的基因。后者的作用可以使发育中的上唇对其他遗传疾病和环境因素(如在怀孕期间吸烟或饮酒)更敏感,这可能影响细胞的生长发育。这是因为,脸的发育,特别是上唇,通常是非常复杂的过程,需要胚胎中不同组的细胞,在正确的时间内生长和相互融合。如果参与的细胞其蛋白质生产受阻——由于Myc基因活性降低——和其他负担,就可能会破坏它们的生长,增加腭裂这种畸形的可能性。对一系列因素(遗传和环境因素)的易感性增加,可能是这段DNA序列变异和唇裂发生率两者之间的联系。

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