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一项肥胖遗传学重大发现被颠覆

2015-06-26 02:16
来源:生物通   作者:

根据哈佛大学医学院(HMS)和波士顿儿童医院带领的一项最新研究表明,一个以前被认为对人体肥胖有重大遗传影响的基因,其实与体重毫无关系。该研究的共同资深作者、哈佛医学院遗传学助理教授Steven McCarroll表示,这项研究不仅颠覆了关于肥胖遗传学的一项重大发现,也首次提供了一种有效的方法来分析基因组“特别混乱”的部分,如这个基因的位点。

这项研究发表在六月二十二日的《自然遗传学》(Nature Genetics),将有助于科学家澄清“是否同样复杂区域中的基因与疾病有关”。

AMY1基因编码一种酶,有助于人类将淀粉变成糖。虽然其他酶也执行这种功能,但AMY1是在唾液中开始这一过程的。这就是为什么饼干在口中足够长的时间之后味道是甜的。人有不同数量的AMY1基因拷贝,和不同数量的酶。

论文的第一作者、McCarroll实验室的研究生Christina Usher称:“有人猜测,因为这种酶有助于使食物中的营养出来,它可能与肥胖有关。”

本文共同资深作者、波士顿儿童医院儿科教授、HMS遗传学教授Joel Hirschhorn,致力于研究影响肥胖的遗传变异。几年前,他开始感兴趣的是:AMY1是否是其中一个遗传变异?他分析了GIANT Consortium采集的全基因组关联数据,发现AMY1和身体质量指数之间没有关联。但由于基因组的该区域非常复杂,AMY1变化如此广泛(每人从两个到14份或以上个拷贝),所以他不确定他的数据能说明整个问题。于是,他求助于McCarroll,想通过合作来回答这个问题。Hirschhorn说:“我们在肥胖遗传学方面有专长,Steve研究小组比较擅长这种复杂的变异。”

试验和错误

Hirschhorn把这一问题搁置,而McCarroll实验室致力于开发某种工具,寻找包含AMY1的基因组区域。McCarroll说:“过去,基因组的这部分是遗传学和分子生物学研究的前沿。”

这并没有阻止科学家尝试。在2014年,另外一个国际研究小组在《Nature Genetics》报道称,AMY1确实与肥胖有关联,而且是实质性的关联。研究人员发现,与具有超过9个AMY1拷贝的人相比,具有少于4个AMY1拷贝的人,发展肥胖的风险更高。AMY1似乎是起保护作用的。

他们认为,Hirschhorn的研究之所以没有发现关联,是因为这些研究旨在分析简单的变异,称为单核苷酸多态性(SNPs),而AMY1太复杂了。

同时,McCarroll的小组已经开发出了分子和数学策略,来研究像AMY1变异一样的复杂变异,并想进一步探究其他研究小组的结果。

寻找简单性

使用最近开发的分子生物学技术,Usher以史无前例的细节,获得了AMY1的拷贝数测量及其周围的基因组结构。然后她开发出一种统计框架,来寻找解释数据的潜在模式。McCarroll说:“首先,该地区显得出奇的复杂。”但是Usher发现,广泛的变异有一个更简单的解释:有九种常见的AMY1形式,大多数人都有其中两种的组合。

这些新技术可让McCarroll和Hirschhorn的团队以较之以前更高的准确性,来探讨AMY1的生物学意义。当他们在大约4,500名欧洲人(具有一系列的身体质量指数)的基因组上进行这一分析时,发现AMY1与较高或较低的身体质量指数没有关联。

McCarroll说:“这种形式的复杂变异,虽然很吸引人,但几乎确实对肥胖没有影响,这与科学家之前认为的迥然不同。”

一个不断成熟的领域

作者强调,虽然识别与疾病相关的基因是预防和治疗的关键,但是排除基因也很重要。了解哪些基因值得随访分析,有助于防止科学家浪费多年的工作和其他资源,却没有结果。

McCarroll和Hirschhorn相信,随着用这样的工具来理解复杂的变异,诸如AMY1这样的问题将更容易回答。McCarroll:“在具有这种复杂性的人类基因组上有数百个位点。他们一直都是我们人类基因组知识的黑洞。我认为,这是寻找这些区域的剧本的开始。”

Hirschhorn说:“如果AMY1一直是一个简单的变异,看到这样相反的结果是很令人吃惊的。我们已经确定了识别和确认简单变异的最佳范例,但复杂的变异还没有到那个层次。这是一个年轻的领域,有着其诞生前的阵痛。”


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