遗传学家发现小分子是疾病的潜在指示

医学上的一个关键问题问DNA的个体差异如何预测健康和疾病的差异。克莱姆森人类遗传学中心的一项新研究发现了数百种代谢物，它们可能作为将基因组变异转化为复杂性状变异的中间体。该发现最近发表在《基因组研究》(Genome Research)上，有一天可以帮助医生更好地监测代谢产物的变化，以此作为疾病的指标。

分子生物学的中心教条阐明了如何将DNA转录为RNA，然后将RNA转化为蛋白质。这些蛋白质中的许多蛋白质起酶的作用，催化小分子之间的化学反应，这些小分子执行我们DNA中指定的程序，称为代谢物。这些代谢物(统称为“代谢组”)执行从生成或存储能量到充当细胞构造要素的基本功能。

Trudy Mackay说：“ 在全基因组研究中未强调代谢组的许多原因是由于技术。直到最近，质谱技术才得以发展，因此大规模调查整个代谢组变得可行。”克莱姆森大学人类遗传学中心主任。

在由麦凯(Mackay)的前博士后研究人员周珊珊(Shanshan Zhou)和法比奥·摩根(Fabio Morgante)领导的开创性研究中，研究人员试图测量在普通果蝇果蝇(Drosophila melanogaster)实验模型系统中发现的数百种代谢产物，以测定这些代谢产物如何随遗传信息的变化而波动。一旦确定了代谢产物，其余的研究将通过计算进行，将代谢产物的变异与DNA变异以及在40种不同果蝇品系中测得的多种性状变异相关联。

“杉杉首先要做的是问：当我们观察变异时，这些代谢物是否全部独立，或者它们中的一些是否如您所期望的那样通过同一种途径一起发生变化?然后，她将它们归为不同的途径。不论是在单个代谢物还是一组代谢物的水平上，观察它们是否与这些蝇系的基因组变异有关。” Provost遗传与生物化学杰出教授罗伯特·安霍尔特(Robert Anholt)说道。人类遗传学。

Zhou能够得出DNA多态性变化之间的相关性，即遗传密码中特定碱基对的差异，这些相关性转化为代谢组的变异。她还发现RNA转录本的变异与代谢产物的变异之间存在联系。进一步进行分析，Zhou考虑了代谢物水平是否可以与特定的性状或特征(称为表型)相关联。

“研究的特征之一是抗压力：将苍蝇放在没有营养的培养基上，苍蝇可以存活多久?” 安霍尔特说。“杉杉在雄性和雌性之间发现了不同的代谢组学转录DNA网络，这两者均与脂质代谢有关。”

男性间的侵略性是一项需要大量能量才能展现的特征，是这项研究中包括的另一种表型。如所假设的那样，参与快速能量产生的代谢物(例如属于柠檬酸循环的代谢物)在该网络中具有突出的特征。

Anholt说：“我们知道很难仅根据DNA变体的信息准确预测表型。” “当Fabio Morgante分析数据时，他发现当您查看代谢组时预测的准确性会提高，因为代谢组与表型的关系比DNA更紧密。”

总结起来，结果可能有一天有助于对可以通过代谢物变化检测出的疾病进行早期诊断(或更准确的诊断)。

“比方说，某人的家庭成员中有一种特定的迟发性疾病的患病率。对这个人来说，很高兴知道：他们是患上这种疾病的风险还是不冒这种疾病的风险。” 安霍尔特说。“而且也许今天没有针对这种风险的生物标志物。但是，如果您了解遗传变异并且知道遗传变异如何影响代谢组的变异，则可以监控代谢组并发现一种特定代谢物发生变化的早期诊断。 ”。

Mackay强调，尽管该团队的研究鉴定出数百种代谢物，但这些代谢物变异的遗传基础仍然难以阐明。关于基因型-代谢物-表型关系的更多研究将需要进行，以巩固代谢产物多样性的遗传基础。

但是，这项全面的研究填补了缺失信息的空白，这些信息为将来的研究创造了更多途径。随着测量代谢组学的技术的进步，包含代谢组学信息的数据库将得到扩展。

Morgante曾在北卡罗来纳州立大学完成Mackay和Anholt的研究，不久将加入人类遗传学研究中心，担任助理教授。Zhou目前是LabCorps子公司Covance Inc.的研究科学家。

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