世上抑制基因的方法不止一种,而以色列理工学院的科学家的新发现可能会给基因调节活动带来革命性的变化。

学院生物技术和食品工程系助理教授罗伊•阿米特(Roee Amit)和同事在科学杂志《自然通讯》上发表了一项关于一种新机制的研究,在这种机制中,有一种蛋白质可以在基因和激活基因表现的因素间起实际干预作用。

这种机制可能会让科学家找到一种新方法,从而抑制囊肿性纤维化和镰状细胞性贫血等疾病,以及由基因活动或突变引起的其他一些更常见的疾病,比如各种形式的癌症。此前这种机制的存在不为人知。

“我们以细菌的300种合成调控序列为对象进行实验,验证了这种机制,从而建立了这种新型概念。”阿米特说,“我们现在认为,这种机制已经发展为基因沉寂的有效机制。”

基因抑制是一个生物学术语,指的是细胞基因活动的抑制。通过蛋白质直接功能,活细胞可以通过基因调控过程激活基因,或者通过抑制过程沉寂或抑制基因。一直以来研究人员都在尝试通过各种手段来激活或抑制基因以控制疾病,但由于每种基因都有各自的激活方式,制定一个通过干预来调节基因的全面方案非常具有挑战性。

在研究蛋白质直接功能期间,研究小组发现似乎还有其他因素可以通过物理隐蔽,即通过一种阻止基因和基因激活因素反应的蛋白质来抑制基因表达。

“我们可以将隐藏性蛋白质比喻成在电影院里坐在你前面的高个子男性,”阿米特说,“也可以将其比作日食。事实上,可以称其为一种“基因隐蔽”,即某些种类的蛋白质依附在某个DNA片段的某个基因上,隐藏了基因激活因素,起到了抑制基因表达的作用。”

如果这种说法正确,这个基因抑制的物理机制应该是可以预测的。基因的功能不同,但是基因的形态是相似的。为了验证这个理论,研究小组进行了一项实验:用电脑计算一个结合了蛋白质的DNA分子的“循环”概率(“循环”指的是引起DNA转录的过程,是基因表达的第一步),并使用合成增强剂(基因内引起变化的突变)来验证机制中关于细菌的预测。在检查数百个这样的增强剂之后,研究人员通过电脑程序将它们应用到本地基因组中,这种电脑程序可以检测机制是如何影响特定基因的。

这是一种新的基因抑制方法,还需要进行更多的研究。不过,由于初步研究完成得非常出色,该团队获得了欧洲委员会Horizon 2020项目下未来和新兴技术开放计划的400万欧元资助。为了团队将扩大到五个研究小组,共同努力破译细菌、酵母、哺乳动物细胞和蝇类的原则规范代码,以进一步了解物理基因抑制以及如何将其应用到人类疾病预防。

“规范代码是一种编程语言,通过这种代码基因组能够控制基因表达的位置、时间和强度。”阿米特说,“为了重写代码并检查活细胞内合成应用的输出结果,这项研究将使用创新的DNA图谱技术。”

研究人员希望通过列出成千上万种合成控制序列从而破译活细胞的基因组排列。