PNAS：模式生物需谨慎使用
（生物谷配图 图片来源于网络）
如果小白鼠不能作为一种称职的实验动物那么将是科学家们最为头疼的事情。美国密歇根大学科学家最新的一项研究表明，即使是相同的基因，在人类和小鼠之间也可能产生不同的表型。这一结果意味着，使用小鼠模型研究人类疾病时，应采取更为谨慎的态度。
科学家研究了一些影响生存或生育的关键基因。研究追踪了120个这样的人类关键基因，这些基因在小鼠身上也存在。接下来他们查询了包含有相关实验结果的数据库，在这些实验中，小鼠的这些基因被敲除。
如果这120个人类关键基因在小鼠身上同样关键的话，那么敲除其中任何一个应该都会导致不育或死亡。然而结果并非如此。结果表明120个人类关键基因中有22%在小鼠身上是非关键的。
为了弄清人类和小鼠在进化过程中关键基因发生的变化，研究人员进一步研究了单个基因编码的蛋白，所选取的基因对人类为关键而对小鼠为非关键。结果发现，这些基因中有比预想高得多的比例部分是位于小泡（生物谷注：vacuole）中。这种小泡的主要功能是保存和降解细胞垃圾和毒素。在人体细胞中，小泡合成相关蛋白的缺失将会引起垃圾和毒素堆积，经常导致致命的神经系统疾病。”相同的情况在小鼠身上也会发生，但是却在晚得多的生命阶段，通常已过了生殖年龄。因此，很多这种液泡蛋白对小鼠来说并不是如此关键，即使没有这种蛋白，小鼠也可以存活足够长的时间进行繁殖。
研究人员推测，在灵长动物进化过程中，随着寿命的增加，生殖年龄被延迟，有效的垃圾管理变得日益重要。所以，在维持适当的细胞功能直至生殖年龄方面，垃圾管理对人类比对小鼠更为重要。”
研究人员表示此次研究包含的基因数量相对较少，他希望今后有更多的研究可以确证此次研究的结果。在很多基因组计划中，通过别的生物模型得到的信息，研究经常会得出关于人体基因功能的推论。今后在这方面我们应该谨慎对待，因为我们知道了很大一部分相同的基因在不同物种间可能具有不同的功能或重要性。
但这项研究并不是说小鼠模型无用了，即使对那些已经改变了功能的基因，小鼠模型可能仍旧能够提供有用的信息。不过对于某些疾病来说，比如与液泡蛋白有关的神经系统疾病，显型差别太大，从而可能需要建立灵长动物模型。”（生物谷www.bioon.com）
生物谷推荐原始出处：
PNAS，doi：10.1073/pnas.0800387105，Ben-Yang Liao，Jianzhi Zhang
Null mutations in human and mouse orthologs frequently result in different phenotypes
Ben-Yang Liao and Jianzhi Zhang*
Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109
Edited by David J. Lipman, National Institutes of Health, Bethesda, MD, and approved March 10, 2008 (received for review January 14, 2008)
Abstract
One-to-one orthologous genes of relatively closely related species are widely assumed to have similar functions and cause similar phenotypes when deleted from the genome. Although this assumption is the foundation of comparative genomics and the basis for the use of model organisms to study human biology and disease, its validity is known only from anecdotes rather than from systematic examination. Comparing documented phenotypes of null mutations in humans and mice, we find that >20% of human essential genes have nonessential mouse orthologs. These changes of gene essentiality appear to be associated with adaptive evolution at the protein-sequence, but not gene-expression, level. Proteins localized to the vacuole, a cellular compartment for waste management, are highly enriched among essentiality-changing genes. It is probable that the evolution of the prolonged life history in humans required enhanced waste management for proper cellular function until the time of reproduction, which rendered these vacuole proteins essential and generated selective pressures for their improvement. If our gene sample represents the entire genome, our results would mean frequent changes of phenotypic effects of one-to-one orthologous genes even between relatively closely related species, a possibility that should be considered in comparative genomic studies and in making cross-species inferences of gene function and phenotypic effect.
- 众说风云 (已有0条评论)
