遗传学课程论文

新基因的发现和功能研究发展

摘要：

作为一名生物专业的本科学生，有必要了解和学习最新的生物方面的研究成果。以课程论文为契机，我对于遗传学上新基因的研究方面做了一些学习工作，但是我的学习知识初步的和浅层次浮于表面的，只能说是拓宽了自己的知识面并向前辈们学习一些写论文的方法和技巧，还有对于一项科研的研究过程有了更加深入的了解。这篇文章是我阅读了部分文献资料后做出的一个简略粗糙的整理，激励自己不断学习新的生物学方面的知识，保持时刻学习的良好状态。

关键词：新基因、帕金森病、食管癌、果蝇、甲基化

随着遗传学的蓬勃发展，参与遗传学研究的相关人员的数目也与日俱增，遗传学不断有新的研究成果陆续公布。在此，我将简单介绍部分关于基因方面的新的研究成果供大家交流学习。这些新的基因的发现和功能发面的研究涉及了生物界的方方面面，有果蝇的新基因研究，有关于人类疾病相关基因的研究，种类繁多。

帕金森病相关基因的研究

帕金森病(Parkinson disease，PD)是发病率仅次于老年痴呆症的一种进行性神经系统退行性疾病。它多发于中老年人，在50岁以上的人群中发病率约1％。还有一小部分患者，在儿童期或青春期即发病。PD的主要临床症状表现为静止性震颤、肌肉强直、运动迟缓和姿势不稳。除此以外，PD患者还存在一些其他的特殊症状，包括姿势异常、自主神经机能异常、肌张力障碍和痴呆。PD的主要病理改变为大脑黑质多巴胺能神经元的减少，以及包括黑质、蓝斑、基底核、下丘脑和大脑皮层在内的大脑多个区域神经元内出现嗜酸性包涵体——Lewy小体。但常染色体隐性遗传的青少年型PD(Autosomal Recessive Juvenile Parkinson7S disease，AR—JP)除外，这种类型的PD患者中不形成Lewy小体。虽然绝大多数PD患者属于散发，遗传因素在PD发病机制中的作用也不可忽视。相关分子遗传学研究已经定位了12个位点与PD相关，并在其中的8个位点上找到了相关基因，包括

与常染色体显性遗传PD相关的和与常染色体隐性遗传PD相关的部分基因。

LRRK2基因突变是迄今所有遗传因素中与常染色显性遗传PD和原发性PD联系最紧密的。在散发PD患者中，该基因突变的携带者也达到了史无前例的0。5~3%。LRRK2基因是目前为止与PD发病机制联系最密切的因子。UCH-L1基因是泛素羧基末端水解酶家族的一员，能够从泛素化蛋白中水解出泛素单体，并与其结合，在泛素系统中调节泛素单体的浓度。它特异性的表达于神经系统和生殖系统，通过泛素通路参与包括染色质结构的维持、转录激活、核糖体组装、抗原提呈、蛋白迁移、内涵体．溶酶体形成、细胞周期以及细胞凋亡的调控、DNA修复、精子发生和病毒基因表达的调节等在内的各种细胞学机制。在Lewy小体中发现了UCH-L1蛋白的存在，再考虑到它在蛋白酶体通路中的重要作用，UCH-L1基因很可能在PD的发病机制中发挥重要作用。

与果蝇相关的新基因的功能研究

我们从野生型黑腹果蝇胚胎cDNA文库中筛选并克隆得到ecp全长cDNA序列。生物信息学分析表明：ECP在进化过程中是十分保守的。从果蝇、斑马鱼到哺乳动物中均有其同源蛋白存在。从结构方面来看。ECP在其氨基端带有一个亮氨酸拉链结构基序，羧基端带有一个eLF5C结构域。这一结构域是elF5与dF213的结合位点，因而ECP可能与elF213相互作用进而参与翻译过程。

RNA原位杂交及胚胎抗体染色的结果都表明：在果蝇胚胎中，ecp无论在RNA水平上。还是在蛋白水平上都呈现广泛表达和分布，没有明显的组织特异性。Western Blot结果表明，ECP在果蝇的胚胎、幼虫、蛹及成虫中都有持续的高表达。这些结果提示ecp可能是一个管家基因。GFP标记分析及S2细胞免疫荧光结果显示，ECP主要分布在细胞质中，推测其可能通过与eIF2B相互作用而参与翻译过程。

WesternBlot分析发现，ECP蛋白在果蝇中存在两种迁移率不同的形式，ECP—S和ECP-F。从这两种形式在果蝇不同发育阶段所呈现的切换规律。即：艇胎、蛹和成虫都主要表达电泳迁移率较慢的形式(ECP-S)。伴随着果蝇胚胎孵化成幼虫时即开始表达迁移率较快的形式(ECP-F)，并持续到三龄幼虫开始蛹化时又逐渐被EcP-s替代，这些结果表明ECP-F可能与幼虫的生长发育有关。

通过免疫共沉淀分析发现多种核糖体大小亚基蛋白能被抗ECP单抗所沉淀。与此同时。蔗糖密度梯度离心的结果也表明：有部分ECP能与40S、60S核糖体亚基结合。通过酵母双杂交，我们找到了两个可能与ECP相互作用的蛋白质。oIF2B和RPL5。这些结果表明ECP可能是一种核稽体相关蛋白，又因其可以和翻译起始因子eIF2 B相互作用。因而ECP可能在翻译起始过程中起某种作用。

S35一Methionine掺入实验表明，通过RNAi抑制s2细胞中ECP的表达后，蛋白质合成速率下降约45％。另一方面，在ecp的第一个内含子带有P因子插入突变的果蝇1(3)03022表现为短刚毛，生长发育迟缓。翅膀变小，隐性致死等典型的minute表型。这些结果进一步支持ECP可能参与蛋白质生物合成的推论。 马凡氏综合症相关研究

马凡氏综合征(Marfan’S syndrome，MFS)是常染色体显性遗传性结缔组织疾病，发病率为0．2～0．39%，病变主要累及骨骼、眼睛和心血管系统，有时也累及肺部，皮肤和硬脑脊膜等器官。症状主要有主动脉瓣返流，晶状体异位，骨骼过长和比较严重的新生儿马凡氏综合征。

目前在基因方面的研究认为马凡氏综合征发病的主要原因为编码细胞外基质蛋白原纤维蛋白一l(FBN1)的基因发生突变。尽管马凡氏综合征有严格的临床诊断标准，但是由于该疾病临床症状表现多样化，部分患者不一定符合诊断标准，而且马凡氏综合征的许多症状是与年龄增长密切相关的，多数儿章期的患者并未出现临床症状，因此，许多马凡氏综合征患者需要基因诊断和临床诊断相结合才能确诊。由于该疾病是常染色体显性遗传性疾病，确定了致病基因突变位点，对于其后代产前诊断将具有十分重要的意义。

FBNl基因定位于15q15--q21．1，该基因长230kb，有65个外显子，mRNA长度为10kb，并翻译为含2871个氨基酸残基的蛋白质。由于FBNl基因比较大，外显子数目较多，其突变可以发生在整个基因的任意区域，没有集中的突变热点，这就导致了筛查突变的难度增加。目前国内外针对马凡氏综合征的研究主要是检测FBNl基因是否存在突变，而基因突变检出率较低也是目前研究此疾病的最大难题。

食管癌相关新基因的研究

食管癌是人类常见的恶性肿瘤之一，全世界每年约30万人死于食管癌，其中70％发生在我国，其中食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)约占病例总数的90％以上。因早期症状不明显并且缺乏有效的治疗措施，大部分食管癌患者就诊时已是中晚期，此时手术切除治疗的5年生存率仅为25％左右，是高致死性的疾病。因此寻找新的诊断治疗靶点对食管癌的早期诊断、治疗、预后以及预防具有重要的临床意义。

对在食管癌表达有差异的miRNA基因进行生物信息学分析，发现miR-34a、miR-34b/c、miR-424、miR-129-2的启动子区或周围都有CpG岛。这个发现使得研究进入了一个新的阶段。

相信在如此多的研究之后，这些与人类相关的疾病以及对动物更深层次的了解之后，我们的遗传学发展将会越来越好，为人类的进步和发展做出更多更重大的贡献。

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