遗传学家长期以来认为，绝大多数人类等位基因在细胞内是均等表达的。不过，美国科学家的一项最新研究表明，有超过5%的来自父体或母体的基因副本会随机地发生关闭，也就是说，数百个人类等位基因可能只表达其中之一。这一机制意味着即使在相同基因组下，细胞也能产生表型多样性。相关论文发表在11月16日的《科学》杂志上。
在此前的一些研究中，科学家在早期胚胎发育的印迹（imprinting）和X染色体失活过程中发现过等位基因的非随机选择表达，即所谓的“单等位基因表达”（Monoallelic Expression）。此外，研究人员还发现，与免疫和神经系统相关的少量基因会发生随机选择表达。
在最新的研究中，美国哈佛医学院的Andrew Chess和同事力图确定是否还有其他一些基因也是随机选择表达的。通过对一个克隆细胞系的4000多个基因进行研究，研究人员测定了相关的RNA水平，从而确定哪些基因被激活。令人惊讶的是，300多个基因都能随机产生单一的选择表达。
研究人员还发现，一旦单个克隆体选择了某一等位基因，它的后代都会继续相同的模式。Chess表示，“这些等位基因的表达具有一种最初选择，这会在细胞分裂的过程中保持下来。”
研究人员在多种基因官能团中发现了类似的单等位基因表达，其中的一些与人类疾病相关。比如，研究发现其中一个基因能够表达淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein），它与阿尔茨海默氏症相关。
英国亚伯拉罕研究所（Babraham Institute）的Wolf Reik表示，这一发现有助于解释人类对于遗传疾病的易感性差异。“如果致病基因是随机表达的，所得到的人体细胞的健康程度就会有所不同，”他说。
美国宾西法尼亚大学医学院的Marisa Bartolomei评价说，“这是一项相当有趣的研究。研究结果意味着，要刻画人类的表型特征将是一件更加复杂的事情，因为这不仅仅关乎携带的基因和变异。”她同时认为，这些等位基因是如何被选择为单一表达的也是值得继续研究的关键问题。（科学网 任霄鹏/编译）
原始出处:
Science 16 November 2007:
Vol. 318. no. 5853, pp. 1136 - 1140
DOI: 10.1126/science.1148910
Widespread Monoallelic Expression on Human Autosomes
Alexander Gimelbrant, John N. Hutchinson, Benjamin R. Thompson, Andrew Chess*
Monoallelic expression with random choice between the maternal and paternal alleles defines an unusual class of genes comprising X-inactivated genes and a few autosomal gene families. Using a genome-wide approach, we assessed allele-specific transcription of about 4000 human genes in clonal cell lines and found that more than 300 were subject to random monoallelic expression. For a majority of monoallelic genes, we also observed some clonal lines displaying biallelic expression. Clonal cell lines reflect an independent choice to express the maternal, the paternal, or both alleles for each of these genes. This can lead to differences in expressed protein sequence and to differences in levels of gene expression. Unexpectedly widespread monoallelic expression suggests a mechanism that generates diversity in individual cells and their clonal descendants.
Center for Human Genetic Research and Department of Medicine, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Simches Research Building, 185 Cambridge Street, Boston, MA 02114, USA.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: chess@chgr.mgh.harvard.edu
