그것은 생물학의 호기심 많은 사실입니다. 효모에서는 5 개의 유전자 중 1 명만이 필수적입니다. 약 1,200 개의 임계 유전자가 파괴되면 (6,000 명 중) 결과는 사망입니다. 다른 사람 중 하나를 제거하고 효모 병사를 제거하십시오.
그러나 비 필수 유전자 쌍이 제거되면 때로는 죽음이 빠르게옵니다. 이 경우 유전자가 비슷한 역할을 할 가능성이 높습니다. 예를 들어 세포의 쓰레기를 꺼내거나 손상된 DNA를 고칠 수 있습니다. 하나의 상실은 치명적이지 않을 수 있습니다. 다른 하나는 여유를 픽업 할 수 있습니다. 그러나 두 가지의 상실은 치명적입니다.
우리는 그들의 기능을 찾기 위해 한 쌍의 유전자가 파괴 될 때 어떤 일이 일어날지를 사용할 수 있습니까? 이것은 토론토 대학의 생물 학자 인 Charles Boone과 Brenda Andrews가 약 17 년 전에 스스로에게 물어보기 시작한 질문입니다. 하나의 유전자가 세포에서 무엇을하고 있는지 알고 있고, 더 많은 신비한 유전자가 가면 세포를 죽인다면 미스터리 유전자가하는 일에 대한 단서를 줄 수 있습니까?
질문에 답하기 위해, 그들은 효모의 모든 유전자를 두 개씩 파괴하기위한 정확한 캠페인을 조정하기 시작했습니다. 효모 재배 로봇의 함대를 사용하여 약 2,300 만 균주의 효모를 만들었으며, 각각은 효과적으로 한 쌍의 유전자가 누락되었습니다. 효모가 살아 왔는지, 죽었거나 아프게 자랐는지 확인함으로써 연구원들은 유전자 간의 관계의 존재에 대한 데이터를 생성했습니다.
이제 Boone, Andrews 및 대규모 협력자 팀이 Science 에 출판했습니다. 거의 2 년 길이의 실험 세트에 대한 거대한 보고서. 그들은 제거 될 때 병이나 죽음을 초래하는 550,000 쌍을 발견했습니다. 이 유전자 연결 네트워크는 세포의 작동에 기반한 이전에 숨겨진 스캐 폴딩을 보여줍니다. Boone은“완전한 그림은 아름다운 계층 구조를 분명히 보여줍니다.”
.여기에는 세포의 쓰레기를 꺼내는 데 관련된 유전자가 있으며, 그 위에는 신진 대사를 담당하는 유전자가 있습니다. 하나의 유전자 클러스터에서 확대하면 클러스터가 중첩 된 더 큰 프로세스에 관련된 유전자를 찾을 수 있습니다. 그 중에서도 확대하면 동일한 셀 구획에서 그와 함께 기능하는 모든 것을 찾을 수 있습니다. 이 삶의 관점에는 현명한 것이 있습니다. 유기체가 번창하게하는 복잡성의 모든 층이 진화에 의해 배치 된 것처럼 보일 것입니다.
.세포의 조감도가 아름답고,이 작품은 생물학적 관음증을 넘어선 것입니다. 이 정보는 세포의 진화와 잠재적으로 질병에서 상황이 어떻게 잘못되는지에 대해 알려줄 수 있습니다.
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유전자 나 단백질 사이의 상호 작용지도를 사용하는 것은 요즘 세포를 이해하는 데 인기있는 접근법입니다. 효모에서 벌레에 이르기까지 유기체를보고 많은 연구자들은 서로 부착하는 단백질 또는 서로 조절하는 유전자로 구성된 네트워크를 구축하고 있습니다. 그러나 Boone과 Andrews의 노력의 규모는 그것을 차별화시킵니다. 또한, 그들의 방법은 서로 물리적으로 부착하는 단백질에 초점을 맞추는 것과 같은 다른 테스트에서는 할 수없는 연결을 밝힐 수 있습니다. Google의 노화 방지 스타트 업 Calico의 최고 과학 책임자이자 게놈 매핑의 선구자 인 David Botstein은“정말 마법사 사업입니다. Boone과 Andrews의 가능한 모든 유전자 쌍을 두드리는 목표는 몇 년 전“사람들은 단지 미쳤다고 생각했습니다!”라고 생각했습니다. 매사추세츠 대학교 의과 대학의 시스템 생물 학자 인 마리안 월우 아우 (Marian Walhout)를 회상했습니다. 오늘날에도 기술이 발전하면서 숨이 막힐겠다고 그녀는 말했다.
새로운 정보와 웹 사이트를 탐색 할 수있는 웹 사이트를 통해 연구원들은 공부하는 유전자를 찾아 볼 수 있고 아마도 이전에 눈에 띄지 않은 연결이 있음을 알게 될 것입니다. Botstein은“이 유틸리티는이 논문의 주요 용도 중 하나 일 것이라고 예측할 수 있습니다. 이달 초 효모 생화학 자 요시노리 오시미 (Yoshinori Ohsumi)는자가 포식에 관한 그의 작품 인 생리학 또는 의학에서 노벨상을 수상했다. Walhout은“지금 자신의 일을하고 있다면,이 데이터를보고자가 포식 유전자와 유 전적으로 상호 작용하는 유전자를보고 훨씬 더 빨리 진행할 수 있습니다.
과학자가 아닌 우리에게는이 연구는 또한 세포가 보이는 것처럼 간단하지 않다는 흥미로운 알림을 제공합니다. 유전자가 "필수"1,200 중 하나가 아니라고해서 그것이 중요하지 않다는 것을 의미하지는 않습니다. 그것은 단순히 진화가 셀에 많은 겹치는 시스템을 구축하여 한 부분이 가면 모든 것이 무너지지 않도록한다는 것을 의미합니다.
예를 들어, 세포는 DNA를 복구하는 데 사용할 수있는 몇 가지 다른 경로를 가지고 있습니다. 미네소타 대학교 (University of Minnesota)의 전산 생물 학자 인 차드 마이어스 (Chad Myers)는“어느 쪽도 필수적이지 않다”고 말했다. 그러나 두 경로에서 동시에 단일 유전자를 두드리면“세포를 죽일 것”이라고 그는 말했다. DNA 수리를위한 두 가지 옵션이 모두 사라지면 셀은 계속 갈 수 없습니다.
또한, 실험실에서 자란 효모는 포도당이 충분하고 편안한 온도 등이있는 상대적인 사치의 삶을 살고 있다는 것을 기억할 가치가 있습니다. 이 효모의 사망을 일으킨 유전자 쌍은 이러한 매우 구체적인 상황에서 살리기 위해 필요했습니다. 그러나 Botstein은“유연성은 생존의 문제입니다. 즉, 좋거나 나쁘거나 무엇이든 죽지 않는 상황을 전환하는 능력”이 있습니다.” 진화는 나파 밸리 포도의 따뜻한 표면에서 포도를 소비 한 새가 포도 안에 퇴적 할 수있는 사막에 이르기까지 많은 종류의 상황에 대비할 준비를했다. 수많은 다른 상황에서 실험이 반복된다면, 다른 유전자 조합의 제거가 치명적일 것이다. 이러한 실험은 이러한 각 상황에 필수적인 중첩 유전자 그룹을 밝혀 내며, 생명이 준비되는 엄청난 순열을 암시합니다.
.보다 즉각적인 수준에서, 효모 연구는 인간 세포에 영향을 미치며, 동일한 생물학적 메커니즘을 많이 공유합니다. Walhout이 관찰 한 것처럼 여러 유전자의 오류는 단일 인과 유전자에 정확히 찾아 낼 수없는 유전성 질환의 기초가 될 가능성이 높습니다. 질병이있는 사람들은 관련 경로에서 돌연변이의 별자리를 가질 수 있으며, 연구자들은 그러한 사례를 풀기 시작했습니다. 효모 실험은 인간 장애의 원인이 어디에 있는지 제안하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그리고 그들은 또한 셀이 소수의 작은 변화가 문제에 추가 될 수있는 시스템이지만, 개별 변경은 그 자체로 유해하지 않습니다.
.팀의 정보는 이미 기본 연구의 방향에 영향을 미치기 시작했습니다. 2013 년 Tufts University의 생화학자인 Claire Moore는 Boone으로부터 이메일을 받았습니다. 무어는 실험실에서 효모를 사용하기 때문에 편리하고 매우 잘 연구되어 있기 때문에 2013 년 현재 6 개의 필수 유전자를 제외한 모든 기능이 알려졌으며, 그녀는 폴리아 데 닐화라는 과정에 중점을 두어 RNA에 셀에 첨가되는 폴리 아데 닐화라는 과정에 중점을두고 있습니다.
.무어는 Boone의 작품을 모호하게 알고 있었지만 개인적으로 그를 알지 못했습니다. "나는이 이메일을 파란색에서 얻었다"고 그녀는 회상했다. Boone의 팀은 폴리아 데 닐화에 관여 할 수있는 유전자를 확인했다고 말했다. 그녀는 그들을 위해 그것을 확인할 수 있습니까? 그녀는“이것은 놀랍습니다. 우리는 우리 가이 일을 한 모든 단백질을 식별했다고 생각했기 때문에
.그러나 Boone, Andrews와 그들의 공동 작업자들은 필수적이고 여전히 많은 여섯 가지 중 하나 인이 유전자가 폴리아 데 닐화와 관련된 사람들과 매우 밀접한 관련이 있음을 발견했습니다. 무어가 녹아내는 것이 그녀의 효모의 과정을 방해할지 여부를 보는 것은 간단한 문제였습니다. 그리고, 그리고 보라. 그들은 단지 관계의 데이터베이스를보고 실험실에서 무슨 일이 있었는지 보면서 신비한 유전자의 기능을 확인했습니다.
새로운 폴리아 데 닐화 유전자에 대한 연구 결과가 Science 에 나타납니다. 논문은 그녀는 자신의 경험이 네트워크 접근법의 가치를 보여준다고 생각한다고 말했다. "우리에게는 실험실의 완전히 새로운 방향을 열었습니다."라고 그녀는 말했습니다. "나는 우리가 그것을 가로 질러 우연히 발견했을 것이라고 생각하지 않습니다." 그녀는 Gene ipa1 을 지명했습니다 “폴리아 데 닐화에 중요합니다.” (그녀의 동료들 중에서, 그녀는 멍청이와 함께 말했다.“그들은 맥주를 좋아하기 때문에 그것을 좋아합니다.”)
.토론토 연구원들은 이미 또 다른 큰 프로젝트, 즉 쌍 대신 유전자의 트리오를 두드리는 것에 대해 생각하고 있습니다. 두 유전자가 누락 된 많은 세포는 정상에서 특별한 변화를 나타내지 않았습니다. 그러나 세 번째 유전자가 제거되면 더 많은 세포가 실패합니다. 그룹이 시작할 표적화 된 유전자 세트 만 테스트하더라도, 그룹은 잠재적으로 수천 개의 새로운 상호 작용을 발견 할 수 있습니다. 하루 종일 일하는 일 - 또는 수십 년 동안.
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