上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（学生阅读理解）从早期的遗传交互作用网络的随机变异预测突变的结果

Predicting mutation outcome from early stochastic variation in genetic interaction partners.Alejandro Burgal,M.0livia Casanueval Ben Lehner1,2.naturel0665 (2011) 从早期的遗传交互作用网络的随机变异预测突变的结果 徐陈晓 背景知识 基因突变(gene mutation,GM)是由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换， 而引起的基因结构的改变，就叫做基因突变。1个基因内部可以遗传的结构的改变。又称为 点突变，通常可引起一定的表型变化。广义的突变包括染色体畸变。狭义的突变专指点突变。 实际上畸变和点突变的界限并不明确，特别是微细的畸变更是如此。野生型基因通过突变成 为突变型基因。突变型一词既指突变基因，也指具有这一突变基因的个体。 基因突变通常发生在DNA复制时期，即细胞分裂间期，包括有丝分裂间期和减数分裂 间期：同时基因突变和脱氧核糖核酸的复制、DNA损伤修复、癌变和衰老都有关系，基因 突变也是生物进化的重要因素之一，所以研究基因突变除了本身的理论意义以外还有广泛的 生物学意义。基因突变为遗传学研究提供突变型，为育种工作提供素材，所以它还有科学研 究和生产上的实际意义。 然而，基因突变通常是有害的，而且突变后的基因并不一定立即表达出来，而是会在 之后的某一时间表达。对于一些新的突变，若能在其变异早期发现并预测出它之后表达的后 果，对于预防相关的疾病有重大的意义。 创新点 本文研究人员建立的一种可以直接预测发育中的动物的突变后果的方法，这种方法可 以预测每个动物个体的成年表现型。生物许多基因突变，包括引起疾病的突变，都只会产生 个体亚集的一个不利影响，其中的原因未知，但有研究表明这可能与额外的遗传变异，和环 境风险因素有关。然而目前的基因决定论也存在局限性，比如说双胞胎的相同基因损伤却会 产生不相同的后果，或者实验室中的突变，即便是在同质化环境中，在同基因的动物中也会 产生不同的影响。 为了能更清楚的了解基因突变带来的影响，研究人员建立了一个基于遗传相互作用网 络，可以直接预测发育中的动物的突变后果的模型方法。他们利用线虫作为模式系统，采用 了一种非侵入性的、基于荧光的方法来监测线虫胚胎发育过程中的基因表达，并回顾性地将 各个胚胎中的分子噪音与各自成年个体中的表现型进行了比较。这样研究人员就识别出了两 个调控性补偿机制：一个出现在密切相关的基因中：另一个涉及伴护分子等普遍性调控因子。 根据这些补偿的强度，可以预测每个动物个体的成年表现型。这一模型和方法学为分析不完 全外显(incomplete penetrance,IP)成因提供了一个框架，而且也分析内部遗传突变与 外部环境影响提供了新方法

Predicting mutation outcome from early stochastic variation in genetic interaction partners.Alejandro Burga1, M. Olivia Casanueva1 & Ben Lehner1,2 ，nature10665（2011） 从早期的遗传交互作用网络的随机变异预测突变的结果 徐陈晓 背景知识 基因突变（gene mutation，GM）是由于 DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失或替换， 而引起的基因结构的改变，就叫做基因突变。1个基因内部可以遗传的结构的改变。又称为 点突变，通常可引起一定的表型变化。广义的突变包括染色体畸变。狭义的突变专指点突变。 实际上畸变和点突变的界限并不明确，特别是微细的畸变更是如此。野生型基因通过突变成 为突变型基因。突变型一词既指突变基因，也指具有这一突变基因的个体。 基因突变通常发生在 DNA 复制时期，即细胞分裂间期，包括有丝分裂间期和减数分裂 间期；同时基因突变和脱氧核糖核酸的复制、DNA 损伤修复、癌变和衰老都有关系，基因 突变也是生物进化的重要因素之一，所以研究基因突变除了本身的理论意义以外还有广泛的 生物学意义。基因突变为遗传学研究提供突变型，为育种工作提供素材，所以它还有科学研 究和生产上的实际意义。 然而，基因突变通常是有害的，而且突变后的基因并不一定立即表达出来，而是会在 之后的某一时间表达。对于一些新的突变，若能在其变异早期发现并预测出它之后表达的后 果，对于预防相关的疾病有重大的意义。 创新点 本文研究人员建立的一种可以直接预测发育中的动物的突变后果的方法，这种方法可 以预测每个动物个体的成年表现型。生物许多基因突变，包括引起疾病的突变，都只会产生 个体亚集的一个不利影响，其中的原因未知，但有研究表明这可能与额外的遗传变异，和环 境风险因素有关。然而目前的基因决定论也存在局限性，比如说双胞胎的相同基因损伤却会 产生不相同的后果，或者实验室中的突变，即便是在同质化环境中，在同基因的动物中也会 产生不同的影响。 为了能更清楚的了解基因突变带来的影响，研究人员建立了一个基于遗传相互作用网 络，可以直接预测发育中的动物的突变后果的模型方法。他们利用线虫作为模式系统，采用 了一种非侵入性的、基于荧光的方法来监测线虫胚胎发育过程中的基因表达，并回顾性地将 各个胚胎中的分子噪音与各自成年个体中的表现型进行了比较。这样研究人员就识别出了两 个调控性补偿机制：一个出现在密切相关的基因中；另一个涉及伴护分子等普遍性调控因子。 根据这些补偿的强度，可以预测每个动物个体的成年表现型。这一模型和方法学为分析不完 全外显（incomplete penetrance，IP）成因提供了一个框架，而且也分析内部遗传突变与 外部环境影响提供了新方法

除此之外，近期的研究表明平均每个人的体内基因组都出现了大约60处各种突变。人 类基因组由23对染色体组成。这项研究发现携带父亲染色体的精子和携带母亲染色体的卵 子的基因成分都出现了突变，从而在孩子的基因组构成中出现了在父母基因组中都不曾出现 的新基因。这项研究也使之前有关这种基因变异究竞源自父方还是母方的争议变得模糊起 来，因为这意味着这样的争论是没有意义的，这种变异因人而异，或来自父方，或来自母方。 读后感 说实话，这篇文章我是读不太懂的，跳过许多不会翻译的地方，只能大概了解其内容。 简而言之，该论文介绍了一种新的预测基因突变结果的方法。传统的的预测基因突变后果的 方法，都是由突变基因直接决定的。但是事实上，突变基因的表达结果不止与其序列有关， 还与宿主的所处环境的因素有关，而且很有可能不同的环境突变基因表达的结果是截然不同 的，这就对预防由该突变基因引起的疾病的预防和治疗造成很大的影响。有了本文预测突变 后果的新方法，就可以在早期就预测出突变基因的表达结果，这就可以在患者的治疗中可以 通过控制环境等方法来预防或减小该突变基因的不良后果。若是能够建立这样一个遗传交互 作用网络，对于遗传和基因突变引起的疾病的预防和治疗无疑具有重大的作用

除此之外，近期的研究表明平均每个人的体内基因组都出现了大约 60 处各种突变。人 类基因组由 23 对染色体组成。这项研究发现携带父亲染色体的精子和携带母亲染色体的卵 子的基因成分都出现了突变，从而在孩子的基因组构成中出现了在父母基因组中都不曾出现 的新基因。这项研究也使之前有关这种基因变异究竟源自父方还是母方的争议变得模糊起 来，因为这意味着这样的争论是没有意义的，这种变异因人而异，或来自父方，或来自母方。 读后感 说实话，这篇文章我是读不太懂的，跳过许多不会翻译的地方，只能大概了解其内容。 简而言之，该论文介绍了一种新的预测基因突变结果的方法。传统的的预测基因突变后果的 方法，都是由突变基因直接决定的。但是事实上，突变基因的表达结果不止与其序列有关， 还与宿主的所处环境的因素有关，而且很有可能不同的环境突变基因表达的结果是截然不同 的，这就对预防由该突变基因引起的疾病的预防和治疗造成很大的影响。有了本文预测突变 后果的新方法，就可以在早期就预测出突变基因的表达结果，这就可以在患者的治疗中可以 通过控制环境等方法来预防或减小该突变基因的不良后果。若是能够建立这样一个遗传交互 作用网络，对于遗传和基因突变引起的疾病的预防和治疗无疑具有重大的作用