人类基因组研究最热的十大基因,你知道几个?
前不久,Nature News推出“The most popular genes in the human genome”,列出了人类基因组研究“最火爆”的基因清单,揭示了生物医学研究的重要趋势。
2002年第一份人类基因组草图出炉后,美国国家医学图书馆(NLM)便开始对PubMed数据库中涉及基因研究的文章进行标注。哈佛大学医学院博士后Peter Kerpedjiev从中分析出了这份特殊的榜单。
TOP 10 明星基因简历
TP53:作为榜单之首的TP53基因,是最早发现的肿瘤抑制基因之一,在遏制肿瘤细胞生长、DNA修复、以及细胞程序化死亡等方面发挥着十分重要的作用,约一半的癌症都与该基因突变有关。
TNF:编码肿瘤坏死因子,一种能够杀伤肿瘤细胞而对正常细胞无明显毒性的细胞因子,是迄今为止所发现的直接杀伤肿瘤作用最强的生物活性因子之一。
EGFR:编码表皮生长因子受体,广泛分布于哺乳动物上皮细胞、成纤维细胞、胶质细胞、角质细胞等细胞表面,EGFR信号通路对细胞的生长、增殖和分化等生理过程发挥重要的作用。
VEGFA:编码血管内皮细胞生长因子A,VEGFA在甲状腺癌的发病过程中起重要作用。它作为血管生长的主要推动因素,可以直接促进甲状腺血管内皮细胞的生长或增加血管的通透性,为成纤维细胞和内皮细胞提供基质,从而促进肿瘤血管的形成。
APOE:编码载脂蛋白E,在胆固醇和脂蛋白的转化与代谢过程中发挥着重要的作用,与许多眼科疾病发病有关。ApoE及其基因多态性的研究是目前医学研究的热点之一,通过探讨两者之间的内在联系,对预防、诊断及治疗眼科疾病具有重要的临床应用价值。
IL6:编码白介素-6,可调节多种细胞的生长与分化,具有调节免疫应答、急性期反应及造血功能,并在机体的抗感染免疫反应中起重要作用。IL-6水平增高是其表达失调的主要临床表现,可引起许多疾病。IL-6上升的水平与疾病的活动期、肿瘤的发展变化、排斥反应程度以及治疗效果都密切相关,因此,对病人体液中IL-6水平的检测可反映患者的病情变化。
TGFB1:转化生长因子β1,是一种与多种上皮性肿瘤生长有关的多肽性细胞生长负调控因子,广泛参与体内各种病理生理过程,与炎症、创伤、器官纤维化等多种疾病的发生、发展关系密切,尤其是在肿瘤的发生、发展中的调节作用,对肿瘤的研究具有极其深远的意义。
MTHFR:编码甲基四氢叶酸还原酶,主要作用是在叶酸代谢通路中将5,10-亚甲基四氢叶酸转化为具有生物学功能的5-亚甲基四氢叶酸。MTHFR基因的缺陷将导致神经管缺陷、癌症、心脑血管疾病等多种病症,此外,对孕妇人群会引起神经管缺陷、先天性心脏病、唇腭裂、妊娠期高血压疾病,自发性流产等。
ESR1:编码雌激素受体1,与乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌密切相关。
ATK1:编码一种信号蛋白,负责磷酸化激活其他蛋白质。
基因界的潮起潮落
除了燃爆生物领域的TOP10基因外,该榜单还揭示了基因界的潮起潮落。尽管针对2002年或更早以前发表的论文可能存在一些取样偏差,不过,PubMed的记录在一定程度上反映出基因组学研究热点在近几年来发生的变化。
上世纪40、50年代,科学家们发现异常的血红蛋白会引发镰状细胞病,这类基因成了血液疾病、遗传学会议的讨论焦点,对血红蛋白基因的研究也开启了从分子水平解析疾病的大门。据统计,在1985年以前,人类遗传学研究中有超过10%的研究是关于血红蛋白的。
随着基因测序技术的发展,科学家们开始关注其他基因和疾病,比如艾滋病。很多研究学者发现,艾滋病患者体内没有T4细胞。Klatzmann认为,T细胞表面的CD4蛋白(一种受体蛋白)是HIV病毒感染入侵的关键受体。1984年12月,他发表了相关研究成果。此后的3年,CD4一直占据生物医学研究的榜首,一跃成为研究最火热的基因,这也大大促进了免疫学的发展。
早在1990年初,TP53基因便开始崭露头角,但当时的舞台中心一度被GRB2基因占据。那时与细胞通讯有关的特定蛋白相互作用备受关注,研究人员发现GRB2蛋白包含一个SH2结构域(结合目标细胞表面激活蛋白,向细胞核传递信号)以及两个参与细胞生存的区域。但GRB2它并不是导致疾病的直接原因,也不是药物的靶标,因此临床价值不大,这颗基因巨星很快就陨落了。
除了GRB2,载脂蛋白E(APOE)也是TP53登上基因组研究盟主的绊脚石。20世纪70年代中期,APOE被认为是预防心脏病的一种降脂疗法,但在20世纪80年代后期发现的他汀类药物淘汰了APOE。不过,1993年神经学家 Allen Roses等人证实它是阿尔兹海默症主要的风险遗传因子,这又为该基因赢来了广泛的关注。在2001年,APOE短暂地压倒过TP53,此后在人类基因组基因排名中,它也一直稳坐前排。
肿瘤抑制基因TP53称得上当之无愧的明星基因。现在研究TP53及其编码蛋白p53相关内容的论文已达到8500篇。约翰斯•霍普金斯大学医学院的癌症遗传学家Bert Vogelstein表示,在癌症领域没有其他基因比TP53更重要。
其实,无论哪个基因荣登榜首,都代表着新一代生物科技力量的进步与发展。尽管我们不清楚下一个荣登榜首的会是哪个基因,但可确定的是,它的到来也势必会为基因组研究带来不一样的惊喜。