Science：细胞比以前认为的更能适应环境变化

时间：2021-05-07 00:00:00 来源：网络整理

细胞比以前认为的更能适应环境的扰动。对药物或突变对在实验室环境中生长的细胞的影响的观察表明，它们克服了外部影响，并为开发新的诊断和治疗方法提供了坚实的基础，巴塞罗那IRB结构生物信息学和网络生物学实验室负责人，以及Ram的Carles pons博士ó同一个实验室的n y Cajal研究助理，已经在《科学》杂志上发表了一项研究，表明贝克酵母细胞使用相同的基因相互作用网络来协调生长，以应对各种各样的环境。

“我们想以一种无偏见的方式测试模型细胞的参考基因网络在不同的环境中是如何变化的，共同领导这项研究的前唐纳利中心主任布伦达·安德鲁斯博士说我们发现，这个网络具有很强的弹性，大体上保持不变，这意味着单一的参考条件为我们提供了一个几乎完整的细胞分子线路视图，明尼苏达大学双城分校计算机科学教授，Aloy博士说：“我们对这项研究做出了贡献，我们对环境变化的反应基因进行了表征，并分析了在不同测试条件下发现的基因相互作用的功能一致性。”确定了酵母的6000个基因如何形成一个90万个相互作用的网络。酵母细胞与人类细胞相似，但它们更容易研究，因为它们的基因组较小，而且有成熟的基因操作技术。这就解释了为什么科学家们一直把这些细胞作为研究生命的分子基础的研究模型。

“全球酵母遗传网络作为任何细胞遗传相互作用的唯一全基因组图谱，是一个独特的参考资源。基因之间的相互作用提供了有关其功能的线索，它们还可以揭示突变如何结合起来导致疾病背后的细胞缺陷一个可靠的参考图谱也是确定最佳基因治疗靶点的关键，”他补充道。

然而，有人担心基因可能会根据细胞环境改变相互作用的伙伴，这会使事情复杂化，因为这意味着分子线路是动态的，就像一个移动的靶点。参考图是根据标准实验室条件下收集的数据构建的，但条件的改变可能会影响网络。

其他人报告说，环境可以重新连接特定细胞过程（如DNA修复）中特定基因组内的相互作用，但是它对整个基因组的影响还没有得到系统的评估?

一组具有代表性的基因和环境

当两个基因都缺失的细胞比只有一个基因缺失的细胞生长得更好或更差时，两个基因可以相互作用。所有可能的两两互动的测试导致了参考地图的创建，历时15年，花费了数千万美元的研究经费。由于不可能在多种条件下复制这种循环力，研究人员选择了一组跨越所有主要生物过程的代表性基因。总共有30000个全基因组的相互作用在14种不同的环境下进行了测试，包括替代食物来源、渗透压以及暴露于各种药物。

在参考图谱中首次确定的绝大多数相互作用在所有条件下都持续存在。只有7%的相互作用是新的，这意味着它们是第一次被检测到，而且只在某些环境中。这些新的相互作用通常发生在参与多个细胞过程的基因之间，从而揭示了外部刺激有能力形成更为遥远的基因相互作用。

研究小组目前正致力于创建第一个人类参考图谱——鉴于涉及的基因数量较多（~20，以及他们之间可能的2亿次互动。但是研究人员说，基于他们的酵母工作，他们相信不管细胞类型或生长条件等变量如何，人类图谱都能同样地捕捉基本生物学。

参考文章：

Environmental robustness of the global yeast genetic interaction network
Michael Costanzo, Jing Hou, Vincent Messier, Justin Nelson, Mahfuzur Rahman, Benjamin VanderSluis, Wen Wang, Carles pons, Catherine Ross, Matej U?aj, Bryan-Joseph San Luis, Emira Shuteriqi, Elizabeth N. Koch, patrick Aloy, Chad L. Myers, Charles Boone & Brenda Andrews
Science (2021) DOI: 10.1126/science.abf8424

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