基因是如何关闭和打开的?

由:伊丽莎白Sprouse

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我们要如何扳动开关?

除非他们预约了去美发店挑染头发的时间,否则许多一开始是金发的人会随着年龄的增长而告别自己的浅色头发。成年的压力会吓跑我们童年的头发吗?或者,让我们再举一个例子,童年时期的特质在成年后消失了——消化乳制品的能力。由于有一种叫做乳糖酶的酶,大多数儿童都能消化牛奶。但随着孩子年龄的增长,失去这种能力是很常见的。这里发生了什么?

这一切都归结于一个叫做基因调控.这就是我们的基因是如何开关的,对像头发颜色这样的小事情和像预防癌症这样的重要功能都是如此。

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在我们的身体里,我们拥有数万亿的细胞,当我们享受生活的时候,它们都忙于各自的工作。每个细胞都有一个细胞核包含我们的DNA——从父母那里遗传给我们的遗传物质。DNA是由不同的基因序列组成的。这些序列掌握着制造蛋白质的方向,这些蛋白质将执行细胞的特定功能。这就是为什么一个细胞对你的肾脏很重要,而另一个细胞细胞让骨头。

当一个基因被关闭时,它就不再为制造蛋白质提供方向。这意味着完成特定工作所需的蛋白质——比如耐受乳糖酶——不会产生。想想在公路上按照驾驶指示行驶全球定位系统(GPS)你车里的设备。当你在地下隧道里开车时会发生什么?你上方的地面阻碍了你的GPS接收卫星方向的能力。换句话说,方向被掩盖了,你可能不知道该走哪条路。

这个比喻也是看待基因调控的一种方式。然而,当涉及到基因时,它并不是一层污垢和金属的阻碍。这可能是多种因素中的一个(或多个):你的发展阶段、环境、荷尔蒙和基因突变等内部影响。记住这一系列的因素也有助于说明基因调控并不总是一件坏事。就像我们每隔一段时间就得找出自己的方向对我们所有人的探险家来说都是一种满足一样,关闭或打开某些基因也可以是一个完全自然的过程。调节可以帮助我们的细胞正常活动,帮助我们适应环境[来源:国家生物技术信息中心].

现在你已经从远处对基因调控有了一个简要的概述,看看细胞内部是如何关闭和打开基因的。

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基因开启和关闭的三种方式

虽然基因调控是复杂的,我们还有很多要学习,但科学家们确实知道我们的基因是通过三种方式关闭和打开的。我们将在这里讨论这三个问题。

我们的基因获得红光或绿光的第一种方式是通过基因转录.在转录过程中,读取基因方向并合成蛋白质的第一步是细胞需要弄清楚如何把它的知识转移。它通过复制自己并发送副本来共享方向来实现这一点。这就像你提前把驾驶指南抄下来,然后和其他人分享。

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当然,如果你不能到达这些方向,你也不能分享它们。这就是基因调控在转录过程中的作用。一种蛋白质,叫做转录因子,可以掩盖或揭示基因的方向,从而确定基因是开还是关。

最近的发现揭示了基因调控的另一种方式。这个新的科学领域叫做表观遗传学该研究研究不同的环境和生活方式因素如何改变我们的基因行为,而不实际改变我们的基因组成[来源:Science]。

那么,像暴露在环境危害中这样的事情是如何在不改变基因的情况下左右基因的呢?答案是通过DNA甲基化.在甲基化,甲基一组1个碳和3个氢的分子进入我们的基因。甲基决定基因的行为方式[来源:Weinhold].其中一些行为变化似乎与疾病有关,因此研究人员正试图开发可以控制它们的药物。不过,由于这些进展尚处于初期阶段,研究人员面临着在试图治疗一种行为时无意中开启或关闭其他行为的挑战。

当我们谈到驱动甲基化的药物的话题时,让我们进一步谈谈人类是如何将基因掌握在自己手中的。如果我们的基因在我们的发展过程中或受外界影响而开关,我们能成为交警吗?似乎如此。

就像表观遗传药物的发展一样,研究人员正在研究方法基因治疗.从非常基础的层面上讲,在基因治疗的新领域,健康基因被添加到其他基因缺失、发生突变或只是“关闭”的区域。希望是健康的基因将启动沉默或缺失的基因应该做的事情。

如果你用我们的全球定位系统(GPS)举个例子,这就像从你旁边的司机那里获得方向,因为你的GPS在隧道里不起作用。然而,考虑到基因是如何被调控的所有复杂性,以及我们每天如何越来越多地了解单个基因的功能以及它们如何相互作用,这里的挑战是开发有效的治疗方法。毕竟,记住你收到过多少次错误的指示。

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HowStuffWorks相关文章

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  • Lobo,英格丽德博士。"环境对基因表达的影响"自然教育。2008。(2010年7月27日)http://www.nature.com/scitable/topicpage/environmental-influences-on-gene-expression-536
  • 国家生物技术信息中心。“基因和疾病。”(2010年7月26日)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=gnd
  • 国家环境健康科学研究所。“在艰难的环境中成功。你和你的基因。”(2010年7月29日)http://www.niehs.nih.gov/health/scied/documents/You-YourGenes.pdf
  • 国家普通医学科学研究所。“新基因。”(2010年7月27日)http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/
  • Philipkoski,克里斯汀。"如何开启基因"《连线》杂志。2002年2月6日。(2010年7月27日)http://www.wired.com/medtech/health/news/2002/02/50100/
  • 科学。“表观遗传学:网络之旅。”(2010年4月26日)http://www.sciencemag.org/feature/plus/sfg/resources/res_epigenetics.dtl
  • 斯塔尔,巴里大夫。“问一个遗传学家。”科技博物馆。(2010年7月27日)http://www.thetech.org/genetics/ask.php?id=63
  • 科技博物馆。“什么是基因?”(2010年7月26日)http://www.thetech.org/genetics/feature.php
  • TeensHealth。《基因和遗传疾病基础》2009年4月。(2010年7月26日)http://kidshealth.org/teen/your_body/health_basics/genes_genetic_disorders.html
  • 犹他大学。“蛋白质”。(2010年8月1日)http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/dna/
  • 美国能源部基因组计划。“遗传病信息——马上!”2008年7月21日。(2010年7月26日)http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/medicine/assist.shtml
  • 美国国家医学图书馆。《手册:帮助我了解遗传学》2010年7月25日。(2010年7月26日)http://ghr.nlm.nih.gov/handbook
  • Weinhold,鲍勃。"表观遗传学:变化的科学"环境健康展望。2006年3月1日。(2010年4月27日)http://ehp03.niehs.nih.gov/article/fetchArticle.action?articleURI=info: doi 10.1289 / / ehp.114-a160
  • 世界卫生组织。“基因和人类疾病。”(2010年7月26日)http://www.who.int/genomics/public/geneticdiseases/en/

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