圣彼得堡大学学者在鸡的基因组中发现了新的串联重复基因

圣彼得堡大学研究者成功发明出独特的串联重复基因研究方法,并凭借该方法在家鸡的基因组中找到了新的脱氧核糖核酸重复序列。这一发现帮助科学家们更好地理解了性别决定机制是如何产生作用的。研究结果被发表在杂志《Chromosoma》上。
在人类所属的高级生物体的基因组中,除了其独有的基因组外,存在着大量的脱氧核糖核酸序列,其中一些是互相承续的短小复制品——串联重复基因。在基因组的某些部分中,重复基因的数量变化也许会成为疾病的原因,比如X染色体突变综合症、强直性肌营养不良和亨廷顿舞蹈病等。
然而,串联基因序列整体上的必要性,科学家们还没有完全搞清楚。破译它们几乎是不可能完成的任务:分析信息并从测序的总结果中将信息总结出来,难度极高。正是因为这样,即使对这些数据中研究较为成功的基因类别而言,破译也困难重重。
圣彼得堡大学(费·格·多布然斯基遗传生物信息中心)高级研究员阿列克赛·科米萨罗夫目前在这个任务的解决上取得了成绩。他研制了新的方法,用该方法可找到并绘出未被研究出的串联重复基因,并对它们在数量上做出判断。目前,建立在高效测序数据基础上的方法正在发明中,它可为确定串联重复基因在包括人类在内的各类机体的基因组中所起的作用提供很大机会。
科学家以生物研究最流行的实验品之一——家鸡为对象,试验了新的技术。团队的研究由圣彼得堡大学科学园“ Chromas”资源中心主任阿苏·赛菲特季诺娃领导开展,其研究可为决定性别属性的鸡的W染色体的细胞遗传图像做出重大补充。
事实在于,禽类的阴性性别由结构和形状各异的Z和W染色体决定,而阳性性别的代表们则有两条一模一样的Z染色体。在这种情况下,不成对的染色体会退化,串联重复基因序列会专门累积下来。因为形状太小,用普通切片来研究这种染色体实际不太可能,但圣彼得堡大学细胞遗传学家们掌握了独家方法,可对正在发育的卵母细胞核中呈非浓缩状的染色体切片的基因序列进行高清绘图,这能帮助精准地确认新的串联重复基因的范围。性别染色体的重复基因的集聚过程到目前为止还是一个未解之谜。
一些研究者认为,在决定性别的基因的形成过程和性别染色体的进化过程中最关键的一步是,其中一条染色体获得决定性别的功能。
圣彼得堡大学科学园Chromas资源中心主任阿苏·赛菲特季诺娃
“尽管付出全力,但我们在鸟类的W染色体中还是没有找到能充当调解员的基因。与此同时,有越来越多的数据表明,串联重复基因能够完成调节功能,影响到一些基因的活跃水平。” 阿苏·赛菲特季诺娃说。
圣彼得堡大学科学家所描述的新串联重复基因存在于家鸡的一些基因序列中,这些基因序列对卵巢中的蛋白质产物,鸟类的器官、系统和身体部位的诞生和发展,以及动物的行为起着决定作用。而且,正如研究者所说,脱氧核糖核酸的这一片段参与作用着机体的应激反应。总之,因这一发现,科学家们未来将会彻底弄清,一些疾病为何会发生,性别如何形成,以及应激反应和其他外部因素以何种方式影响着这些过程。