2013年11月18日

遗传增强剂微调每张脸

姐妹们微笑。

研究人员发现了数千个遗传序列,这些序列可能有助于塑造每个人的独特面孔。这些发现可能解释了我们的面部差异是如何发展的,并导致人们对面部先天缺陷的产生方式有了新的认识。

众所周知,遗传基因在塑造人的脸中起着作用。然而,即使家庭成员之间也有许多细微的差异。科学家先前已经鉴定出与先天缺陷有关的基因,例如唇裂和裂。但是,造成正常,细微面部差异的因素仍然未知。

遗传增强子是控制基因活性水平的短DNA序列。这些序列本质上是蛋白质通过各种机制“增强”其靶基因表达的对接位点。多个增强子可以从基因组的不同位置调节同一基因。任何一种基因增强子的变异都会影响该基因的活性水平。

在先前的工作中,劳伦斯·伯克利国家实验室的Axel Visel博士及其同事发现了数百种增强子,它们在胚胎的心脏和大脑发育过程中协调基因表达。在这项研究中,Visel领导了一个小组研究类似的增强剂是否在面部特征的发展中发挥作用。他们的工作部分由美国国立卫生研究院国家牙科和颅面研究所(NIDCR),国家人类基因组研究所(NHGRI)和国家普通医学科学研究所(NIGMS)资助。结果发表在 科学 在2013年10月25日。

首先,研究人员在面部发育时寻找在小鼠胚胎的面部组织中活跃的基因增强子。他们通过发现与增强子结合蛋白结合的面部组织DNA区域来鉴定候选增强子。研究小组在整个小鼠基因组中发现了4000多个候选增强子序列。

科学家选择了200种增强剂进行进一步表征。他们为每种基因工程的小鼠胚胎在增强剂活跃的面部区域显示出独特的颜色。发育中的面部图像显示,不同的增强剂会影响不同的面部区域。例如,一种增强剂在鼻子两侧的区域中起作用,而另一种则在上唇和鼻子附近起作用。这些特征化序列中的大多数也存在于人类基因组中。

研究人员直接测试了其中三种增强剂是否会影响它们活跃的面部区域的形状。他们删除了增强子,然后将小鼠的头骨精确测量结果与正常小鼠的头骨测量结果进行了比较。这些缺失均未引起明显的畸形。缺失中的两个与面部区域的细微但显着的变化有关,在该区域之前,增强剂被证明是活跃的。

“知道这些增强子的存在,就像基因一样,它们是从父母遗传给孩子的,知道它们在人类基因组中的确切位置,并知道它们在颅面发育中的一般活动模式,应该有助于更好地理解遗传学和遗传学之间的联系。人颅面部形态。” Visel说。

该团队现在正在与人类遗传学家合作,研究人类增强子序列的突变是否与人面部遗传缺陷有关,这些突变与在小鼠基因组中发现的相似。

—由Katherine Wendelsdorf博士撰写。

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参考文献: 通过远距离增强剂微调颅面形态. 科学。 2013年10月25日; 342(6157):1241006。 doi:10.1126 / science.1241006。 PMID:24159046。

资金: 美国国立卫生研究院国家牙科和颅面研究所(NIDCR),国家人类基因组研究所(NHGRI)和国家普通医学科学研究所(NIGMS);美国能源部;加拿大自然科学与工程研究理事会;英国医学研究理事会;路德维希癌症研究所。