文章图片
文章图片
图片来源：维基百科
人类体内有很多基因 ， 或者至少在我们的DNA序列中有各种各样的基因标记与身高有关 。 据估计 ， 这些数量可能高达上千 。 然而 ， 我们要找到那些对身高有明显作用的基因却很困难 。
最新一期的《当代生物学》（CurrentBiology）杂志描述了一种令人兴奋的新基因 ， 这种新基因至少目前对中国马是有作用的 。 研究人员发现了一种名为TBX3的转录因子 ， 该转录因子对中国矮种马和中国马之间的体型差异起着关键作用 。 TBX3是24种被称为T-box蛋白质的一种 ， 这些蛋白质共享T-box ， 一个高度保守的DNA结构域 。 这个结构域是该蛋白质的重要组成部分 ， 由上百个编码外显子的氨基酸序列组成 。 为了方便描述 ， 与T-box结构域相结合的DNA序列也叫做T-box 。 标准的T-box元件序列长度也常会与报道的长度具有大幅差异 。 一些研究报道称它的长度固定在200个核苷酸 ， 然而 ， 另外一些报告则描述了更短的序列长度 ， 且这些序列存在部分一致的回文 ， 如“TCACACCT” 。
随着最后一个神秘的、未定义的DNA序列被全面探索 ， TBX领域仍在自我整理更新中 ， 显然该领域仍处于基因发现的前沿 。 尽管第一个T-box蛋白质——TBX1蛋白（后来被称之为Brachyury ， 因为中断该蛋白质的合成会导致尾巴缩短）在20世纪20年代才被发现 ， 但似乎没有人确切地知道我们的DNA序列中到底存在多少种T-box元件 ， 也没有人知道这些元件可能会在哪些关键的启动子或增强子区域中被激活 。 TBX的字母大小写格式常常令人感到困惑 ， 当描述TBX蛋白质时 ， 字母全部大写；当描述Tbx基因时 ， 后两个字母小写 。 然而 ， 人们经常在更广的网络文献检索中发现“TBX基因”或“Tbx蛋白质”这样的集合 。
Tbx5基因和Tbx4基因所编码的蛋白质在肢体发育中起着重要作用 ， 主要发生在肢体芽形成的过程中 。 在鸡的发育过程中 ， Tbx4基因指定了后肢的发育状态 ， 而Tbx5基因指定了前肢的发育状态 。 Hox基因激活了蛋白质 ， 并启动了一个涉及肢体芽中Wnt和FGF通路的信号级联反应 。 Tbx4基因和Tbx5基因导致顶端外胚层脊和极化活性区的发育 。 虽然TBX3蛋白控制着生长过程中的前后轴 ， 但该蛋白对人类身高的总体贡献仍待全面探索 。 虽然前肢长长能明显增加马高大的形体 ， 但只有后肢长长才能增加人的身高 。
彻底厘清遗传基因对身高的影响可能是对整个遗传学领域的严峻考验 。 但如果我们仍缺乏一种能从基因上定义一些具体且明确事物的方法 ， 如控制身高 ， 那么可以肯定的是 ， 目前任何对更复杂特征的解释都是在胡说八道 ， 诸如自闭症或精神分裂症 。 目前主要问题在于经典的GWAS全基因组相关联分析只能提供基因名作为输出结果 ， 但这些信息本身并不能解释任何事情 。 这就是为什么他们实际上无法预测现实世界中存在的任何事物的原因 ， 因为现实世界中并不存在为研究提供支持且经过仔细挑选的数据 。 而进一步巧妙地应用额外的统计方法和网络分析常常会给读者或者作者一种“理解”的错觉 。 然而 ， 在现实生活中 ， 这只是展示已有知识的漂亮方式而已 。
例如所谓的SNOW方法（英文全文“studyingnetworksintheomicsworld”的简写）可以建立不同蛋白质之间的联系网络 ， 并通过参考相互作用体来映射基因或者蛋白质 ， 其中的节点是蛋白质 ， 线条是相互作用事件 。 SNOW方法的相互作用体本质上是最小的连接网络 ， 通过此方法可在人类蛋白质参考数据库ntAct和BIND中生成与身高相关的基因数据集 。 然而 ， 目前使用的大多数统计方法所能提供的最好结果只是简单的陈述 ， 如“基因X能解释5%的观察变异值” 。 但如前面SNOW方法所述 ， 这种形式的陈述并不是解释 ， 而是想告诉你某个基因名在某个统计学世界中是某些东西的解释 。
图片来源：P.Simeone等人2014的文章
仅仅把基因名放在方框内、并将其连接的网络图方法的主要问题在于忽略了基因网络工作方式中明显的层次结构 。 真正的基因网络更像是一个层次树（其中的连线只存在于父元素和子元素结构层面） ， 以及一个开放网络的组合 。 在底部 ， 末端效应子会直接构成软骨和骨骼区域胶原 ， 以及沉积磷酸盐和钙 。 下一层面将包括激酶或磷酸酶和其他二级结构修饰物 ， 它们可通过改变末端效应子的组成结构来激活、失火或定位末端效应子 。 在细胞核中发挥作用的上层蛋白调控着中层修饰子和末端效应子 ， 即表观遗传学修饰因子和转录因子 ， 如TBX3蛋白 。
推荐阅读
- 人的寿命能计算出来？科学家给出两种算法，算算你能活多少岁
- 速度越快时间就会越慢，那么无限接近光速飞行就能永生吗？
- 一夫一妻使自然选择失效，人类停止进化？研究：正在加速
- 3亿公里外，只活17个小时的探测器向地球传回令人难以置信的图片
- 神的禁令，铭刻在人类20号染色体上，是为了防止人类做什么吗
- 不同种类的海洋浮游植物对变暖的海洋温度有不同的反应
- 那些写在基因里的真相，也给人们带来了许多影响
- 人类禁止近亲繁殖，为什么却让狗“回交”？甚至品种越纯越好？
- 俄罗斯放大招！要送“冠状病毒蛋白质”去国际空间站，想干什么？